Ученым впервые удалось создать сетчатку глаза из плюрипотентных стволовых клеток человека с фоторецепторами, чувствительными к свету.
Такая сетчатка развивается точно так же как у эмбриона в утробе матери, формируя фоторецепоторы – палочки и колбочки.
Еще несколько лет назад в 2011 году биотехнологам из нескольких научных центров Японии удалось вырастить в чашке Петри сетчатку из мышиных стволовых клеток. Затем последовало несколько удачных попыток, когда сетчатку удавалось получить из плюрипотентных стволовых клеток человека.
Плюрипотентные стволовые клетки могут дифференцироваться во все типы клеток, кроме внешних эмбриональных тканей. Поэтому из них могут развиться все типы тканей и органов тела.
Теперь команда исследователей под руководством доктора Марии Валерии Канто-Солер (M. Valeria Canto-Soler) из Медицинской школы университета Джонса Хопкинса (США) продвинулась еще дальше. Ученым удалось показать, что сетчатка в чашке Петри развивается точно так же как у младенца в утробе матери и содержит фоторецепторы, которые воспринимают свет.
«Нам удалось создать сетчатку глаза в чашке Петри, которая не только анатомически точно повторяет сетчатку человеческого глаза, но и способна реагировать на свет», - говорит Мария Валерия Канто-Солер.
Как объясняют авторы, человек видит не глазами. Глаз – лишь оптический прибор, который принимает электромагнитное излучение и передает сигнал в мозг. Рецепторная часть глазного яблока, то есть своего рода светочувствительный экран – это и есть внутренняя оболочка глаза или сетчатка. Во внутренней (зрительной) части сетчатки располагаются фоторецепторные клетки – палочки и колбочки. Ими-то и воспринимает окружающий мир человек в темноте и при дневном освещении. Прежде чем световая волна дойдет до палочек и колбочек, она преодолевает одиннадцать слоев сложно организованных и переплетенных клеток зрительной части сетчатки.
Уже сигнал, принятый светочувствительными клетками, передается по нейронам (зрительным нервам) в специализированные отделы головного мозга.
«Возможно ли, что сетчатка, которую нам удалось вырастить, сможет посылать сигнал в головной мозг и этот сигнал будет преобразован в зрительное изображение? Пока мы не можем ответить на этот вопрос», - говорит Канто-Солер.
Эксперимент проходил следующим образом. Используя плюрипотентные стволовые клетки, ученые сначала вырастили клетки прародителя сетчатки, из которых уже развивались чувствительные и пигментные клетки.
Когда сетчатка в чашке Петри соответствовала сроку 28 недель развития эмбриона, ученые решили проверить, смогут ли новые фоторецепторы воспринимать свет. Для этого к ним подключили электроды и передавали по ним заряд света. Оказалось, что фоторецепторы в чашке Петри «реагировали» на свет точно также как и в обычные палочки и колбочки.
Как объясняют ученые, их модель сетчатки открывает большие возможности для персонализированной медицины. Например, для тестирования лекарств или определенной терапии для лечения больных. Вполне возможно, что в будущем пораженную болезнью сетчатку можно будет заменить на здоровую, выращенную в лаборатории. И таким образом помочь пациентам восстановить зрение.
Статья доктора Марии Валерии Канто-Солер и ее коллег с результатами исследований о выращивании сетчатки опубликована в последнем номере журнала Nature Communications.
