Verkkokalvo on kasvatettu ihmisen alkion kantasoluista...

Ihmisen kantasolut muodostavat spontaanisti kudosta, josta kehittyy verkkokalvo, silmän kudos, joka mahdollistaa näkemisen, Cell Stem Cell -lehdessä julkaistun artikkelin mukaan. Tulevaisuudessa tämän 3D-kudoksen siirto voisi auttaa näköongelmista kärsiviä potilaita.

”Tämä on tärkeä virstanpylväs regeneratiivisen lääketieteen seuraavassa vaiheessa”, sanoi tutkimuksen johtaja, professori Yoshiki Sasai, lääketieteen tohtori ja Japanin RIKEN Center for Developmental Biologyn organogeneesi- ja neurogeneesis-ryhmän johtaja. ”Lähestymistapamme avaa uusia näkökulmia ihmisen kantasoluista peräisin olevien monimutkaisten kudosten käyttöön hoitomenetelmissä sekä patogeneesiin ja lääkekehitykseen liittyvässä lääketieteellisessä tutkimuksessa.”

Kehityksen aikana verkkokalvo – silmän sisäpuolta reunustava valoherkkä kudos – muodostuu rakenteesta, joka tunnetaan nimellä näköhermokuppi. Japanilaisten tutkijoiden uudessa työssä tämä rakenne muodostui spontaanisti ihmisen alkion kantasoluista (hESC) – ihmisalkioista peräisin olevista soluista, joilla on potentiaalia erilaistua erilaisiksi kudoksiksi. Tämä mahdollistettiin professori Sasain ja hänen tiiminsä optimoimilla soluviljelytekniikoilla.

HESC-soluista peräisin olevat solut järjestäytyvät säännölliseksi kolmiulotteiseksi rakenteeksi, jossa on kaksi näköhermon kupin kerrosta, joista toinen sisältää suuren määrän valoherkkiä soluja, joita kutsutaan fotoreseptoreiksi. Koska verkkokalvon rappeutuminen johtuu pääasiassa fotoreseptorien vaurioista, hESC-soluista peräisin oleva kudos voi olla ihanteellinen siirtomateriaali.

Japanilaisten tutkijoiden tutkimus ei ainoastaan avaa uusia mahdollisuuksia kantasolujen käytölle regeneratiivisessa lääketieteessä, vaan se varmasti kiihdyttää myös luonnontieteiden alan, kuten kehitysbiologian, kehitystä. Kokeiden aikana tutkijat vakuuttuivat siitä, että ihmisen alkion kantasoluista muodostettu näköhermo on paljon paksumpi kuin hiiren alkion kantasoluista kasvatettu. Lisäksi se sisältää sekä sauvoja että tappisoluja, kun taas erilaistumista tappisoluiksi havaitaan harvoin hiiren alkion kantasoluviljelmässä. Tämä tarkoittaa, että alkion soluilla on lajispesifiset ohjeet tämän silmärakenteen luomiseksi.

"Tutkimuksemme avaa tien ymmärtää silmän kehityspiirteitä, jotka ovat spesifisiä ihmisille ja joita on aiemmin ollut mahdotonta tutkia", sanoo professori Sasai.

Tämä ei ole professori Sasain ryhmän ensimmäinen merkittävä menestys. Viime vuoden lopulla tutkijat kasvattivat hiiren alkion kantasoluista toimivan aivolisäkkeen etuosan (adenohypophysis), joka koostuu useista erityyppisistä hormoneja tuottavista soluista. Tämän työn tuloksista julkaistiin artikkeli "Funktionaalisen adenohypophysis'n itsemuodostuminen kolmiulotteisessa viljelyssä" Nature-lehdessä.

Aivolisäke on pieni umpieritysrauhanen aivojen pohjalla, joka tuottaa useita tärkeitä hormoneja. Se on erityisen tärkeä varhaisessa kehityksessä, ja sen muodostumisen jäljitteleminen laboratoriossa auttaa tutkijoita ymmärtämään paremmin alkionkehitystä. Aivolisäkkeen poikkeavuuksia on yhdistetty kasvuhäiriöihin, kuten jättiläiskasvuun ja näköongelmiin, mukaan lukien sokeus.

Tämä koe ei olisi ollut mahdollinen ilman 3D-soluviljelyä. Aivolisäke on erillinen elin, mutta sen kehittäminen vaatii kemiallisia signaaleja suoraan sen yläpuolella sijaitsevalta aivojen alueelta, hypotalamuksesta. 3D-viljelyssä tutkijat pystyivät kasvattamaan kahden tyyppistä kudosta rinnakkain samanaikaisesti, mikä johti kantasoluihin, jotka organisoituivat itsestään aivolisäkkeeksi kahden viikon kuluttua.

Fluoresoiva värjäys osoitti, että viljelty aivolisäkekudos ilmensi asianmukaisia biomarkkereita ja eritti aivolisäkkeen etulohkolle tyypillisiä hormoneja. Tutkijat menivät askeleen pidemmälle ja testasivat syntetisoimiensa elinten toimivuutta siirtämällä ne hiiriin, joilta puuttui aivolisäke. Kokeet onnistuivat: bioteknisesti muokatut aivolisäkkeet palauttivat glukokortikoidihormonien pitoisuudet eläinten veressä ja poistivat käytösoireita, kuten letargiaa. Hiirten, joihin oli istutettu kantasoluista valmistettuja rakenteita, tila ei parantunut, koska ne eivät altistuneet tarvittaville signalointitekijöille eivätkä siksi kehittyneet toimivaksi aivolisäkkeeksi.

Professori Sasai ja hänen kollegansa aikovat toistaa kokeen ihmisen kantasoluilla, ja he uskovat, että tämä työ kestää vähintään kolme vuotta.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]