Выращенные в лаборатории клетки сетчатки глаза создают успешные связи, открывая двери для клинических испытаний для лечения слепоты
Согласно новому исследованию, клетки сетчатки, выращенные из стволовых клеток, могут связываться с соседями, завершая «рукопожатие», которое может показать, что клетки готовы к испытаниям на людях с дегенеративными заболеваниями глаз.
Более десяти лет назад исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон разработали способ выращивания организованных скоплений клеток, называемых органоидами, которые напоминают сетчатку, светочувствительную ткань в задней части глаза.
«Мы хотели использовать клетки этих органоидов в качестве запасных частей для тех же типов клеток, которые были потеряны в ходе заболеваний сетчатки», — говорит Дэвид Гэмм, профессор офтальмологии Университета Вашингтона в Мэдисоне и директор Исследовательского института глаза Макферсона, чей лаборатория разработала органоиды. «Но после нескольких месяцев выращивания в лабораторной посуде в виде компактных кластеров оставался вопрос — будут ли клетки вести себя надлежащим образом после того, как мы разделим их? Потому что это ключ к тому, чтобы ввести их в глаз пациента».
В 2022 году сотрудники Gamm и UW-Madison опубликовали исследования, показывающие, что выращенные на чашках клетки сетчатки, называемые фоторецепторами, реагируют так же, как клетки здоровой сетчатки, на разные длины волн и интенсивности света, и что, как только они отделяются от соседних клеток в их органоиде, они могут тянуться к новым соседям с помощью характерных биологических шнуров, называемых аксонами.
«Последняя часть головоломки заключалась в том, чтобы увидеть, могут ли эти шнуры подключаться к другим типам клеток сетчатки или обмениваться рукопожатиями с ними, чтобы общаться», — говорит Гамм, чьи новые результаты об успешных соединениях между клетками были опубликованы сегодня. в Трудах Национальной академии наук.
Клетки сетчатки и мозга общаются через синапсы — крошечные промежутки на концах их шнуров. Чтобы подтвердить, что их выращенные в лаборатории клетки сетчатки обладают способностью заменять больные клетки и нести сенсорную информацию, как и здоровые, исследователям нужно было показать, что они могут образовывать синапсы.
Синью Чжао, профессор неврологии Университета Вашингтона в Мэдисоне и соавтор нового исследования, работал с клетками лаборатории Gamm, чтобы помочь изучить их способность образовывать синаптические связи. Они сделали это, используя модифицированный вирус бешенства, чтобы идентифицировать пары клеток, которые могли бы образовывать средства для общения друг с другом.
Исследовательская группа, включающая аспирантов и соавторов Эллисон Людвиг и Стивена Майерла, разделила органоиды сетчатки на отдельные клетки, дала им неделю, чтобы удлинить их аксоны и создать новые связи, подвергла их воздействию вируса, а затем взяла взгляд. То, что они увидели, было множеством клеток сетчатки, отмеченных флуоресцентным цветом, указывающим на то, что инфекция бешенства заразила одну через синапс, успешно сформированный между соседями.
«Мы вместе сочиняли эту историю в лаборатории, по кусочку за раз, чтобы укрепить уверенность в том, что мы движемся в правильном направлении», — говорит Гамм, запатентовавший органоиды и соучредивший компанию Opsis Therapeutics в Мэдисоне. которая адаптирует технологию для лечения заболеваний глаз человека на основе открытий UW-Madison. «В конечном итоге все это ведет к клиническим испытаниям на людях, которые являются очевидным следующим шагом».
После того, как они подтвердили наличие синаптических связей, исследователи проанализировали вовлеченные клетки и обнаружили, что наиболее распространенными типами клеток сетчатки, образующими синапсы, были фоторецепторы — палочки и колбочки, которые теряются при таких заболеваниях, как пигментный ретинит и возрастная дегенерация желтого пятна, а также как при некоторых травмах глаз. Следующий наиболее распространенный тип клеток, ганглиозные клетки сетчатки, дегенерируют при заболеваниях зрительного нерва, таких как глаукома.
«Это стало для нас важным откровением, — говорит Гамм. «Это действительно показывает потенциально широкое влияние, которое могут оказать эти органоиды сетчатки».
Из-за COVID-19 мозг подростков развивался не по годам