Tudósok őssejtekből olyan "mini agyakat" növesztettek, melyeken szemszerű képződmények jelentek meg

Az őssejtekből laboratóriumban növesztett mini agyak spontán módon kezdetleges szemstruktúrákat fejlesztettek ki, jelentették a tudósok egy ...

Az őssejtekből laboratóriumban növesztett mini agyak spontán módon kezdetleges szemstruktúrákat fejlesztettek ki, jelentették a tudósok egy lenyűgöző új tanulmányban.

A laboratóriumi csészékben növesztett apró, emberi eredetű agyi organoidokon két darab kétoldalúan szimmetrikus optikai kinövés jelent meg, ami tükrözi az emberi embriók szemstruktúrájának fejlődését. Ez a hihetetlen eredmény segíthet jobban megérteni a szem differenciálódásának és fejlődésének folyamatát, valamint a szembetegségeket. (1)

"Munkánk kiemeli az agyi organoidok figyelemre méltó képességét arra, hogy primitív érzékszerveket hozzanak létre, amelyek fényérzékenyek és a sejtekhez hasonló sejttípusokat hordoznak," - mondta Jay Gopalakrishnan, a németországi Düsseldorfi Egyetemi Kórház neurológusa.

"Ezek az organoidok segíthetnek tanulmányozni az agy-szem kölcsönhatásokat az embriófejlődés során, modellezni a veleszületett retina rendellenességeket, és páciensre specifikus retina sejttípusokat generálni személyre szabott gyógyszeres teszteléshez és transzplantációs terápiákhoz."

Az agy organoidok nem valódi agyak, ahogy gondolnánk. Ezek kisméretű, háromdimenziós struktúrák, amelyeket indukált pluripotens őssejtekből növesztenek - felnőtt emberekből gyűjtött és őssejtekké alakított sejtekből, amelyek sokféle szövettípussá válhatnak.

Ebben az esetben ezeket az őssejteket ráveszik arra, hogy agyszövet foltokká nőjenek, anélkül, hogy bármilyen gondolkodási, érzelmi vagy tudati jellemzőt mutatnának. Az ilyen "mini agyakat" kutatási célokra használják, ahol a tényleges élő agyak használata lehetetlen lenne, vagy legalábbis etikailag problémás - például a gyógyszerreakciók tesztelésére vagy a sejtek fejlődésének megfigyelésére bizonyos kedvezőtlen körülmények között.

Ezúttal Gopalakrishnan és munkatársai a szem fejlődésének megfigyelésére törekedtek.

Korábbi kutatások során más tudósok már használtak embrionális őssejteket optikai szervek növesztésére, mely struktúrák az embrionális fejlődés során szinte teljes szemgolyóvá alakulnak. Más kutatások pedig optikai struktúrákat növesztettek indukált pluripotens őssejtekből.

Ahelyett, hogy ezeket a struktúrákat közvetlenül növesztették volna, Gopalakrishnan csapata azt akarta látni, hogy az agyi organoidok integrált részeként lehetséges-e őket létrehozni. Ez azzal az előnnyel jár, hogy látható, hogyan tud a kétféle szövet együtt növekedni, és nem pusztán az optikai struktúrák elszigetelt növekedését megfigyelni.

"A szem fejlődése összetett folyamat, és ennek megértése lehetővé teheti a korai retinabetegségek molekuláris alapjának meghatározását," - írták a kutatók.

"Ezért elengedhetetlen a szem primordiumát képező optikai vezikulumok tanulmányozása, amelyek proximális vége az elülső agyhoz kapcsolódik, ami elengedhetetlen a megfelelő szemképződéshez."

Az organoidok fejlesztésében végzett korábbi munkák bizonyítékot mutattak a retina sejtekre, de ezek nem fejlesztettek ki optikai struktúrákat, ezért a csapat megváltoztatta a protokolljait. Nem kísérelték meg a neurális differenciálódás korai szakaszában pusztán idegsejtek kifejlesztését, és retinol-acetátot adtak a tenyésztőközeghez a szem fejlődésének elősegítésére.

Gondosan ápolt mini agyuk optikai szerveket hozott létre már 30 nappal a fejlődés kezdete után, és ezek a struktúrák 50 napon belül jól láthatóakká váltak. Ez összhangban van a szem fejlődésének időzítésével az emberi embrióban, ami azt jelenti, hogy ezek az organoidok hasznosak lehetnek e folyamat bonyolultságának tanulmányozásában.

Vannak más következmények is. Ezek az optikai struktúrák különböző retina sejttípusokat tartalmaztak, amelyek neurális hálózatokba rendeződtek, amelyek reagáltak a fényre, és még lencsét és szaruhártya szövetet is tartalmaztak. Végül a struktúrák retinális kapcsolatot mutattak az agyszövet régióival.

"Az emlős agyban a retina ganglionsejtjeinek idegrostjai elérik az agyi célpontjaikat, ami korábban soha nem volt kimutatható in vitro rendszerben," - mondta Gopalakrishnan.

És mindez reprodukálható. A 314 agyi organoid közül, melyet a csapat hozott létre, 73 százalékuk optikai struktúrákat fejlesztett ki. A csapat reméli, hogy stratégiákat dolgozhatnak ki ezen struktúrák életképességének megőrzésére hosszabb időtartamon keresztül, hogy mélyebb kutatásokat végezzenek, melyek hatalmas potenciállal rendelkeznek, mondták a kutatók.

"Kifejleszthetők az agyi organoidokat tartalmazó optikai hólyagok, amelyek speciális neuronális sejttípusokat mutatnak, és megnyitják az utat a személyre szabott organoidok és a retina pigment hámlemezek előállításához az átültetéshez," - írták tanulmányukban.

"Úgy véljük, hogy ezek a következő generációs organoidok, amelyek segítenek modellezni a retinopátiákat, amelyek a korai idegfejlődési rendellenességekből származnak." (2)

(1) - https://www.sciencedirect.com/scien
(2) - https://www.sciencealert.com/scient