En nethinde er blevet dyrket fra menneskelige embryonale stamceller

Menneskelige stamceller danner spontant væv, der udvikler sig til nethinden, det væv i øjet, der gør det muligt for os at se, ifølge en artikel offentliggjort i tidsskriftet Cell Stem Cell. I fremtiden kan transplantation af dette 3D-væv hjælpe patienter med synsproblemer.

"Dette er en vigtig milepæl i den næste fase af regenerativ medicin," sagde studiets leder, professor Yoshiki Sasai, MD, PhD, direktør for Organogenesis and Neurogenesis Group, RIKEN Center for Developmental Biology, Japan. "Vores tilgang åbner nye perspektiver på brugen af komplekse væv udvundet af humane stamceller til behandling, såvel som til medicinsk forskning relateret til patogenese og lægemiddeludvikling."

Under udviklingen dannes nethinden – det lysfølsomme væv, der beklæder øjets inderside – af en struktur kendt som den optiske kop. I det nye arbejde udført af japanske forskere blev denne struktur spontant dannet af humane embryonale stamceller (hESC'er) – celler afledt af menneskelige embryoner, der har potentiale til at differentiere til en række forskellige væv. Dette blev muliggjort af cellekulturteknikker optimeret af professor Sasai og hans team.

HESC-afledte celler organiseres i en regelmæssig tredimensionel struktur med to lag af den optiske kop, hvoraf det ene indeholder et stort antal lysfølsomme celler kaldet fotoreceptorer. Da nethindedegeneration primært skyldes skader på fotoreceptorer, kan hESC-afledt væv være et ideelt transplantationsmateriale.

Forskningen fra japanske forskere åbner ikke blot yderligere muligheder for brugen af stamceller i regenerativ medicin, men vil helt sikkert accelerere udviklingen af et naturvidenskabeligt felt som udviklingsbiologi. Under eksperimenterne blev forskerne overbeviste om, at den optiske kop dannet af humane embryonale stamceller er meget tykkere end den, der dyrkes fra museembryonale stamceller. Derudover indeholder den både stave og tappe, mens differentiering til tappe sjældent observeres i kulturer af muse-ESC'er. Det betyder, at de embryonale celler bærer artsspecifikke instruktioner til at skabe denne øjenstruktur.

"Vores undersøgelse baner vejen for at forstå øjets udviklingsmæssige træk, som er specifikke for mennesker, og som tidligere har været umulige at studere," siger professor Sasai.

Dette er ikke den første store succes for professor Sasais gruppe. Sidst på året dyrkede forskerne en funktionel forreste hypofyse (adenohypofyse) fra museembryonale stamceller, bestående af flere forskellige typer hormonproducerende celler. En artikel om resultaterne af dette arbejde, Self-formation of functional adenohypophysis in three-dimensional culture, blev offentliggjort i tidsskriftet Nature.

Hypofysen er en lille endokrin kirtel i hjernens bund, der producerer adskillige vigtige hormoner. Den er især vigtig under den tidlige udvikling, og det at kunne efterligne dens dannelse i laboratoriet vil hjælpe forskere med bedre at forstå embryogenesen. Abnormiteter i hypofysen er blevet forbundet med vækstforstyrrelser såsom gigantisme og synsproblemer, herunder blindhed.

Dette eksperiment ville ikke have været muligt uden 3D-cellekultur. Hypofysen er et separat organ, men dens udvikling kræver kemiske signaler fra det område af hjernen, der ligger lige over den, hypothalamus. I 3D-kultur var forskerne i stand til at dyrke to typer væv side om side på samme tid, hvilket resulterede i stamceller, der selvorganiserede sig til hypofysen efter to uger.

Fluorescensfarvning viste, at det dyrkede hypofysevæv udtrykte de passende biomarkører og udskilte hormoner, der er typiske for den forreste hypofyse. Forskerne gik et skridt videre og testede funktionaliteten af de organer, de havde syntetiseret, ved at transplantere dem ind i mus, der manglede en hypofyse. Forsøgene var vellykkede: De biomanipulerede hypofyser genoprettede niveauet af glukokortikoidhormoner i dyrenes blod og eliminerede adfærdssymptomer som sløvhed. Tilstanden hos musene med implanterede strukturer lavet af stamceller, som ikke blev udsat for de nødvendige signalfaktorer og derfor ikke blev en funktionel hypofyse, blev ikke forbedret.

Professor Sasai og hans kolleger planlægger at gentage eksperimentet på menneskelige stamceller, og de mener, at dette arbejde vil tage mindst tre år.

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