Nowe badanie, opisane w czasopiśmie „Cell Stem Cell”, wykorzystuje komórki macierzyste, czyli takie, które są w stanie przekształcić się w różne typy tkanek. W tym przypadku komórki zostały „zaprogramowane” przez bioinżynierów tak, aby wzrastając stworzyły tkankę mózgową. W ten sposób naukowcy wyhodowali organoidy mózgu, zwane minimózgami.
Minimózgi nie są tym samym co prawdziwy ludzki mózg. Są to małe, trójwymiarowe struktury, przypominające wycinek tkanki mózgowej. Doskonale oddają budowę i strukturę mózgu, jednak nie posiadają myśli, emocji ani świadomości i dlatego są powszechnie wykorzystywane do celów badawczych. Szczególnie w tych sytuacjach, w których badania na prawdziwych mózgach są niemożliwe lub etycznie wątpliwe – jak testowanie reakcji na leki lub promieniowanie.
Minimózgi wykształciły „niby-oczy” po 30 dniach
W nowych badaniach zespół naukowców ze Szpitala Uniwersyteckiego w Düsseldorfie w Niemczech postanowił wykorzystać minimózgi, aby zaobserwować, jak przebiega rozwój oczu u człowieka. Wiadomo, że kluczowe w tym procesie są tzw. kielichy oczne. Są to struktury, które pojawiają się u płodu w czasie rozwoju embrionalnego i które z czasem rozwijają się w prawie całą gałkę oczną.
Już wcześniej podejmowano próby wyhodowania z komórek macierzystych samych kielichów ocznych, ale to nie dawało odpowiedzi na pytanie, jak kształtują się one w życiu płodowym. Niemieccy naukowcy chcieli więc sprawdzić, czy powstaną samoczynnie w organoidach mózgowych.
W tym celu naukowcy wyhodowali w laboratorium 314 minimózgów i zaczęli obserwację. Już w 30. dniu rozwoju u większości z nich zaczęły się formować kielichy oczne reagujące na światło, a w 50. dniu struktury te stały się wyraźnie widoczne. Co ciekawe, kielichy – przypominające dwa ciemne ziarenka – zawsze były ułożone symetrycznie, co sprawiło, że jeszcze bardziej przypominały ludzkie oczy. Ostatecznie aż 73 proc. minimózgów wykształciło kielichy oczne.
Mini mózg z kielichami ocznymi / (fot. za Cell Stem Cell)
Tempo rozwoju kielichów w organoidach jest zgodne z szybkością rozwoju oka w ludzkim zarodku. To oznacza, że minimózgi mogą być przydatne w dalszych badaniach nad rozwojem embrionalnym człowieka.
Będziemy w stanie wyhodować ludzkie oko?
Autorzy badania podkreślają, że wyniki badania pomagają nam lepiej zrozumieć nie tylko proces rozwoju oka, lecz także powstawania niektórych wad wrodzonych. „Na przykład molekularnych podstaw wczesnych chorób siatkówki” – napisali naukowcy w swoim artykule.
W dalszych badaniach chcą udoskonalić proces hodowania kielichów ocznych i kolejnych struktur oka, aby sprawdzić, czy możliwe jest np. wyhodowanie tkanki siatkówki do przeszczepu. Dzięki temu, że organoidy mózgowe powstają z komórek dorosłego dawcy, nowa technika umożliwi też stworzenie innowacyjnych terapii komórkowych i spersonalizowanych leków – mówią autorzy.
Źródło: Cell Stem Cell.