Van menselijke embryonale stamcellen wordt de retina gekweekt

Menselijke stamcellen vormen spontaan een weefsel dat zich ontwikkelt tot het netvlies - dat weefsel van het oog dat ons in staat stelt te zien. Dit wordt gerapporteerd in een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Cell Stem Cell. In de toekomst kan transplantatie van zo'n driedimensionaal weefsel patiënten met een visuele handicap helpen.

"Dit is een belangrijke mijlpaal in de nieuwe fase van ontwikkeling van de regeneratieve geneeskunde", - commentaar van de resultaten van de onderzoeken van zijn hoofd directeur van organogenese groepen en neurogenese Professor Yoshiki Sasai (Yoshiki Sasai), MD, PhD, van het Centrum voor Developmental Biology, RIKEN Research Institute (RIKEN Center for Developmental Biology ), Japan. "Onze aanpak opent nieuwe perspectieven in het gebruik van complexe weefsel afkomstig van menselijke stamcellen voor de behandeling, maar ook voor medisch onderzoek met betrekking tot het ontstaan en de ontwikkeling van geneesmiddelen."

Tijdens het ontwikkelingsproces is het netvlies een lichtgevoelig weefsel dat het binnenoppervlak van het oog bedekt - het wordt gevormd door een structuur die bekend staat als het visuele of oogglas. In het nieuwe werk van Japanse onderzoekers, deze structuur gevormd spontaan uit menselijke embryonale stamcellen (hESCs) - cellen afgeleid van menselijke embryo's die het potentieel hebben om te differentiëren in verschillende weefsels. Dit werd mogelijk gemaakt door de methoden van celkweek, geoptimaliseerd door professor Sasai en zijn groep.

Cellen afgeleid van hESCs zijn georganiseerd in de juiste driedimensionale structuur met twee lagen van de oogkom, waarvan er één een groot aantal lichtgevoelige cellen bevat - fotoreceptoren. Aangezien degeneratie van het netvlies in de eerste plaats een gevolg is van schade aan de fotoreceptoren, kan het daaruit verkregen hESC-weefsel een ideaal materiaal voor transplantatie worden.

De studie van Japanse wetenschappers opent niet alleen verdere perspectieven voor het gebruik van stamcellen in de regeneratieve geneeskunde, maar zal ongetwijfeld de ontwikkeling van een dergelijk veld van natuurwetenschappen als ontwikkelingsbiologie versnellen. In de loop van de experimenten raakten de onderzoekers ervan overtuigd dat het oogglas, gevormd uit menselijke embryonale stamcellen, veel dikker is dan dat van de embryonale embryonale stamcellen. Bovendien bevat het zowel staafjes als kegeltjes, terwijl in muis-ESC's de differentiatie tot kegeltjes zeldzaam is. Dit betekent dat embryonale cellen een soortspecifieke instructies hebben voor het creëren van deze oogstructuur.

"Ons onderzoek opent de weg naar het begrijpen van de eigenaardigheden van de ontwikkeling van het oog, specifiek voor een persoon, waarvan de studie voorheen onmogelijk was," is professor Sasai zeker.

Dit is niet het eerste grote succes van de groep van Professor Sasai. Aan het einde van vorig jaar groeiden wetenschappers uit muizenembryonale stamcellen een functioneel anterieure deel van de hypofyse (adenohypophysis), bestaande uit verschillende soorten hormoonproducerende cellen. Een artikel over de resultaten van dit werk De zelf-vorming van functionele adenohypophysis in driedimensionale cultuur werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

De hypofyse is een kleine endocriene klier aan de basis van de hersenen, die verschillende belangrijke hormonen produceert. Het is vooral belangrijk in de periode van vroege ontwikkeling en het vermogen om zijn opleiding in het laboratorium te imiteren, zal wetenschappers helpen de embryogenese beter te begrijpen. Aandoeningen in de hypofyse zijn geassocieerd met groeistoornissen, zoals gigantisme en problemen met het gezichtsvermogen, waaronder blindheid.

Dit experiment zou niet mogelijk zijn zonder een driedimensionale celcultuur. De hypofyse is een afzonderlijk orgaan, maar voor de ontwikkeling ervan zijn chemische signalen nodig van het hersengebied direct daarboven gelegen - de hypothalamus. In een driedimensionale cultuur kunnen wetenschappers tegelijkertijd twee soorten weefsel dicht bij elkaar groeien, wat resulteert in twee weken stamcellen die zelforganiserend zijn in de hypofyse.

Fluorescerende kleuring toonde aan dat het gegroeide hypofyse-weefsel de overeenkomstige biomarkers en secreties die kenmerkend zijn voor de hypofysevoorkwab hormonen tot expressie brengt. De onderzoekers gingen verder en testten de functionaliteit van de door hen gesynthetiseerde organen, waarbij ze werden vervangen door muizen zonder de hypofyse. De experimenten eindigden in succes: de bioengineered hypofyse herstelde de niveaus van glucocorticoïde hormonen in het bloed van dieren en elimineerde gedragssymptomen zoals lethargie. De toestand van muizen met geïmplanteerde stamcelstructuren die niet waren blootgesteld aan de noodzakelijke signaalfactoren en daarom geen functionele hypofyse werden, verbeterde niet.

Professor Sasai en zijn collega's zijn van plan om het experiment met menselijke stamcellen te herhalen en naar hun mening zal dit werk minstens drie jaar duren.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7]