Najważniejsze
- •Naukowcy z Duke University wyhodowali z komórek iPS specjalistyczne komórki śródbłonka siatkówki, które po wszczepieniu myszy odbudowały naczynia krwionośne i przywróciły funkcję siatkówki.
- •W laboratorium udało się odtworzyć tkankę naczyniową siatkówki, a jej reakcja na niski poziom tlenu i wysoką glukozę przypominała zmiany obserwowane w retinopatii cukrzycowej.
- •Podejście oparte na iPS może ograniczyć problem małej dostępności i wysokich kosztów komórek pobieranych od pacjentów oraz ułatwić badania nad chorobami oczu.
- •Retinopatia cukrzycowa pozostaje jedną z głównych przyczyn utraty wzroku u osób w wieku produkcyjnym, dlatego nowe modele badawcze mogą mieć duże znaczenie.
- •Na tym etapie wyniki dotyczą badań na myszach; potrzebne są dalsze badania, zanim technologia będzie mogła zostać przełożona na zastosowanie kliniczne u ludzi.
Naukowcy z Duke University przywrócili funkcję siatkówki u myszy dzięki komórkom śródbłonka hodowanym z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych.
Jak powstały komórki śródbłonka siatkówki z iPS
Na podstawie opisu badania opublikowanego w Nature Biomedical Engineering
Inżynierowie biomedyczni z Duke University w Karolinie Północnej opracowali w laboratorium komórki śródbłonka siatkówki z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych i przywrócili funkcję siatkówki u myszy. Wyniki opublikowano 30 czerwca w czasopiśmie „Nature Biomedical Engineering”.
Zespół wykorzystał komórki iPS, czyli dojrzałe komórki dorosłego organizmu przeprogramowane do wcześniejszego stanu rozwojowego. Naukowcy najpierw doprowadzili je do powstania zwykłych komórek śródbłonka, a następnie za pomocą mieszaniny czynników wzrostu skierowali je do typu występującego w naczyniach siatkówki. Tak uzyskane komórki wszczepiono modelom myszy z chorobą siatkówki. Po podaniu zintegrowały się z uszkodzoną tkanką, odbudowały naczynia krwionośne i przywróciły funkcję siatkówki.
Badacze sprawdzili też, czy komórki potrafią tworzyć funkcjonalną tkankę naczyniową w warunkach laboratoryjnych. Udało im się odtworzyć struktury podobne do tych, które występują w organizmie. Gdy hodowane tkanki wystawiono na niski poziom tlenu i wysokie stężenie glukozy, zareagowały podobnie jak uszkodzone naczynia w retinopatii cukrzycowej. To ważne, bo właśnie ta choroba należy do głównych przyczyn utraty wzroku u osób w wieku produkcyjnym.
Autorka badania Sharon Gerecht powiedziała, że choroby naczyń siatkówki dotykają milionów ludzi, a wiedza o nich wciąż jest ograniczona. Jak dodał pierwszy współautor pracy Parker Esswein, możliwość hodowania takich komórek od podstaw może ułatwić ich szersze wykorzystanie w badaniach i ograniczyć koszty, ponieważ obecnie komórki śródbłonka siatkówki pobiera się od pacjentów, co jest drogie i daje ograniczoną ilość materiału.
Siatkówka jest częścią oka odpowiedzialną za odbieranie światła i przekazywanie obrazu do mózgu. Chroni ją bariera naczyniowa, która kontroluje przepływ tlenu, składników odżywczych i leków, ale jednocześnie utrudnia leczenie. Uszkodzenie tej bariery wiąże się z wieloma chorobami prowadzącymi do utraty widzenia, w tym z retinopatią cukrzycową.
Zespół z Duke University poinformował, że ma już patent na techniki terapeutyczne oraz modele in vitro do testowania leków. Naukowcy planują dalej badać zastosowanie hodowanych komórek w laboratorium i we współpracy z partnerami przemysłowymi. Na obecnym etapie wyniki dotyczą jednak badań na myszach, a ich znaczenie kliniczne dla pacjentów pozostaje do sprawdzenia w kolejnych etapach prac.
Najważniejsze fakty z badania Duke University
| Obszar | Co wykazano | Znaczenie |
|---|---|---|
| Źródło komórek | Komórki śródbłonka siatkówki uzyskano z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPS) | Potencjalnie większa dostępność i niższy koszt materiału biologicznego |
| Model zwierzęcy | Komórki wszczepiono myszom z chorobą siatkówki | Po integracji z tkanką odbudowały naczynia i funkcję siatkówki |
| Model in vitro | Odtworzono funkcjonalną tkankę naczyniową w laboratorium | Umożliwia testowanie mechanizmów choroby i leków |
| Warunki stresowe | Niski tlen i wysokie stężenie glukozy wywołały zmiany podobne do retinopatii cukrzycowej | Potwierdza przydatność modelu do badań nad tą chorobą |
| Kontekst kliniczny | Retinopatia cukrzycowa należy do głównych przyczyn utraty wzroku u osób w wieku produkcyjnym | Podkreśla wagę dalszych badań translacyjnych |
Na podstawie treści artykułu oraz materiałów źródłowych Duke University i Neuroscience News
Słownik pojęć
- iPS (indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste)
- Dojrzałe komórki organizmu przeprogramowane tak, by odzyskały zdolność różnicowania się w różne typy komórek.
- Komórki śródbłonka
- Komórki wyściełające wnętrze naczyń krwionośnych, ważne dla tworzenia i funkcjonowania naczyń.
- Bariera hemato-retinalna
- Bariera kontrolująca przepływ substancji między krwią a siatkówką; chroni tkankę, ale utrudnia też dostarczanie leków.
- Retinopatia cukrzycowa
- Uszkodzenie naczyń siatkówki związane z cukrzycą, prowadzące do pogorszenia widzenia i możliwej utraty wzroku.
- Różnicowanie komórkowe
- Proces, w którym komórki macierzyste stają się komórkami o określonej funkcji i budowie.
