Anonim

Tredimensionelt lysfølsomt retinalvæv dyrket i laboratoriet

Videnskab

David Szondy

14. juni 2014

Stangfotoreceptorer (i grøn) inden for en "mini retina", der stammer fra menneskelige iPS-celler i laboratoriet (Foto: Johns Hopkins)

Øjet sammenlignes ofte med et kamera, men selvom dets grundlæggende design er lige så simpelt som en gammeldags æske Brownie, er dens detaljerede struktur mere kompleks end den mest avancerede elektronik. Dette betyder, at undersøgelser af retinal sygdom i modsætning til enklere organer er stærkt afhængige af dyreforsøg, og behandling af sådanne sygdomme er ekstremt vanskelig. En stråle af håb på marken kommer fra forskere fra Johns Hopkins, som har konstrueret et fungerende segment af et menneskeligt nethinden ud af stamceller, der er i stand til at reagere på lys.

Nethinden er det komplekse beklædning af det menneskelige øje, der virker som filmen (eller billedføleren til den yngre menneskemængde) i et kamera. Det er lavet af omkring 10 lag væv, herunder strukturelle membraner, nerve ganglia og photoreceptor celler; stængerne, der opdager sort / hvide billeder og fungerer bedst i svagt lys, og keglerne, som registrerer farve. Hvis forskere kunne genskabe denne struktur i laboratoriet, ville det være et stort gennembrud i behandling af øjensygdomme.

Johns Hopkins forskernes tilgang var at bruge humant inducerede pluripotente stamceller (iPS). Med andre ord blev voksne celler induceret til at vende tilbage til stamceller, hvorfra nogen af ​​de 200 specialiserede celler i den menneskelige krop kan udledes. Johns Hopkins-teamet programmerede stamcellerne til at vokse til retinale stamceller i en kulturskål.

Disse celler udviklede sig til nethindeceller, meget på samme måde og i samme grad som i et humant embryo. Som de gjorde, differentierede cellerne sig til nogle af de syv forskellige slags celler, der udgør retina og organiserede sig i de tredimensionale ydre segmentstrukturer, der var nødvendige for fotoreceptorerne til at fungere.

"Vi vidste, at en 3D cellulær struktur var nødvendig, hvis vi ønskede at reproducere retina funktionelle egenskaber, " siger m valeria canto-soler, en assisterende professor of ophthalmology på Johns Hopkins University School of Medicine, "men når vi begyndte dette arbejde, vi troede ikke, at stamceller ville kunne opbygge en retina næsten alene. I vores system vidste cellerne, hvad de skulle gøre. "

Voksende retina segmenter er blevet opnået før, men hvor Johns Hopkins 'arbejde skiller sig ud er, at disse mini-retinas faktisk fungerer. Når mini-retinaserne nåede op på 28 ugers udvikling, hængte forskerne fotoreceptorcellerne op til elektroder og blinkede lyspulser på dem. Ifølge forskerne viste cellerne de samme fotokemiske reaktioner som i et normalt nethinden - især med hensyn til stængerne, der udgør størstedelen af ​​fotoreceptorerne.

Resultatet af Johns Hopkins-undersøgelsen er en mini-nethinden, der reagerer på lys, men har ikke evnen til at danne billeder. Strukturen er ikke nært færdig, og der er ingen måde at forbinde det kunstige nethinden til hjernens visuelle cortex. Imidlertid er det muligt at producere retinale strukturer af sådan kompleksitet løftet om at udvikle nye måder at studere øjesygdomme og udvikle nye måder at behandle dem på.

Ifølge Cano-Soler vil teknikken tillade læger at dyrke hundreder mini-nethinden fra patientens egne celler, hvilket giver mulighed for avanceret test og individualiserede lægemiddelbehandlinger. Desuden vil det tillade forskere at studere øje sygdomme uden dyreforsøg. Til sidst kan det endda føre til et middel til at genoprette synet hos patienter med retinale sygdomme med transplantationer af lab-dyrket retina.

Holdets resultater blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications .

Kilde: Johns Hopkins

Stangfotoreceptorer (i grøn) inden for en "mini retina", der stammer fra menneskelige iPS-celler i laboratoriet (Foto: Johns Hopkins)

Anbefalet Redaktørens Valg