En näthinna har odlats fram från mänskliga embryonala stamceller

Mänskliga stamceller bildar spontant vävnad som utvecklas till näthinnan, den vävnad i ögat som gör att vi kan se, enligt en artikel publicerad i tidskriften Cell Stem Cell. I framtiden skulle transplantation av denna 3D-vävnad kunna hjälpa patienter med synproblem.

”Detta är en viktig milstolpe i nästa steg inom regenerativ medicin”, säger studiens ledare, professor Yoshiki Sasai, MD, PhD, chef för Organogenesis and Neurogenesis Group, RIKEN Center for Developmental Biology, Japan. ”Vår metod öppnar upp nya perspektiv på användningen av komplexa vävnader som härrör från mänskliga stamceller för behandling, såväl som för medicinsk forskning relaterad till patogenes och läkemedelsutveckling.”

Under utvecklingen bildas näthinnan – den ljuskänsliga vävnaden som bekläder ögats insida – av en struktur som kallas optisk kopp. I det nya arbetet av japanska forskare bildades denna struktur spontant från mänskliga embryonala stamceller (hESC) – celler som härrör från mänskliga embryon och som har potential att differentieras till en mängd olika vävnader. Detta möjliggjordes tack vare cellodlingstekniker som optimerats av professor Sasai och hans team.

HESC-deriverade celler organiseras i en regelbunden tredimensionell struktur med två lager av optisk kopp, varav ett innehåller ett stort antal ljuskänsliga celler som kallas fotoreceptorer. Eftersom retinal degeneration främst beror på skador på fotoreceptorer, kan hESC-deriverad vävnad vara ett idealiskt transplantationsmaterial.

Forskningen av japanska forskare öppnar inte bara upp ytterligare möjligheter för användningen av stamceller inom regenerativ medicin, utan kommer säkerligen att påskynda utvecklingen av ett sådant naturvetenskapligt område som utvecklingsbiologi. Under experimenten blev forskarna övertygade om att den optiska koppen som bildas av mänskliga embryonala stamceller är mycket tjockare än den som odlas från embryonala stamceller från mus. Dessutom innehåller den både stavar och tappar, medan differentiering till tappar sällan observeras i kulturer av mus-ESC. Detta innebär att de embryonala cellerna bär artspecifika instruktioner för att skapa denna ögonstruktur.

"Vår studie öppnar vägen för att förstå ögats utvecklingsegenskaper som är specifika för människor och som tidigare varit omöjliga att studera", säger professor Sasai.

Detta är inte den första stora framgången för professor Sasais grupp. Sent förra året odlade forskarna en fungerande främre hypofys (adenohypofys) från embryonala stamceller från mus, bestående av flera olika typer av hormonproducerande celler. En artikel om resultaten av detta arbete, Self-formation of functional adenohypophysis in three-dimensional culture, publicerades i tidskriften Nature.

Hypofysen är en liten endokrin körtel vid basen av hjärnan som producerar flera viktiga hormoner. Den är särskilt viktig under tidig utveckling, och att kunna härma dess bildning i laboratoriet kommer att hjälpa forskare att bättre förstå embryogenesen. Avvikelser i hypofysen har förknippats med tillväxtstörningar som gigantism och synproblem inklusive blindhet.

Detta experiment hade inte varit möjligt utan 3D-cellodling. Hypofysen är ett separat organ, men dess utveckling kräver kemiska signaler från området i hjärnan direkt ovanför den, hypotalamus. I 3D-odling kunde forskarna odla två typer av vävnad sida vid sida samtidigt, vilket resulterade i stamceller som självorganiserade sig till hypofysen efter två veckor.

Fluorescerande färgning visade att den odlade hypofysvävnaden uttryckte lämpliga biomarkörer och utsöndrade hormoner typiska för den främre hypofysen. Forskarna gick ett steg längre och testade funktionaliteten hos de organ de hade syntetiserat genom att transplantera dem till möss som saknade hypofys. Experimenten var framgångsrika: de biomodifierade hypofyserna återställde nivåerna av glukokortikoidhormoner i djurens blod och eliminerade beteendesymptom som letargi. Tillståndet hos mössen med implanterade strukturer gjorda av stamceller, som inte exponerades för de nödvändiga signalfaktorerna och därför inte blev en fungerande hypofys, förbättrades inte.

Professor Sasai och hans kollegor planerar att upprepa experimentet på mänskliga stamceller och de tror att detta arbete kommer att ta minst tre år.

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