Более десяти лет назад исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон разработали способ выращивания органоидов сетчатки – светочувствительной ткани, выстилающей задний полюс глаза, которая воспринимает световое раздражение, трансформирует его в нервный импульс и направляет в мозг. Для этого они репрограммировали человеческие фибробласты в плюрипотентные стволовые клетки, а затем вырастили из них разные типы клеток, образующие слои сетчатки. Но после нескольких месяцев выращивания в лабораторной посуде исследователям так и не удалось утвердительно ответить на вопрос, будут ли клетки жить и функционировать после того, как органоид разделят на группы клеток для имплантации в сетчатку пациента.
В течение 2022 года исследовательская группа опубликовала результаты, показывающие, что выращенные в пробирке фоторецепторные клетки реагируют подобно клеткам здоровой сетчатки на разные длины волн и интенсивность светового излучения.
Способность создавать синапсы (контакты между нейронами) обязательна для возможного терапевтического применения выращенных в лаборатории клеток сетчатки, только в этом случае имплантированные клетки смогут заменить пораженные дегенерацией ткани глаза и передавать информацию.
Чтобы изучить способность выращенных клеток сетчатки образовывать синаптические связи, был использован модифицированный вирус бешенства, который распространяется по нервным волокнам. Передача вируса от одной клетки другой служила бы доказательством активного взаимодействия между ними.
Исследовательская группа разделила органоиды сетчатки на отдельные клетки, дала им неделю на удлинение аксонов и создание новых синапсов и подвергла воздействию помеченного вируса. В результате было обнаружено большое количество окрашенных клеток сетчатки, что доказало передачу вируса бешенства через синапсы, успешно сформированные между соседними нейронами.
Доказательством наличия синапсов, соединяющих пары клеток сетчатки, полученных из плюрипотентных стволовых клеток человека, является красная окраска клеток вследствие заражения модифицированным вирусом бешенства, передающимся по нервным отросткам.
После того, как подтвердилось наличие синаптических связей, исследователи проанализировали все клетки и обнаружили, что наиболее распространенными типами клеток сетчатки, образующих синапсы, были фоторецепторы (палочки и колбочки), которые теряются при пигментном ретините, возрастной макулярной дегенерации и других дегенеративных заболеваниях сетчатки, а также после травм глаза. На втором месте по количеству новых синапсов были ганглиозные клетки сетчатки, которые гибнут при заболеваниях зрительного нерва, в том числе, глаукомной атрофии.
Полученные данные продвигают ученых к клиническим исследованиям на слепых и слабовидящих пациентах, утративших зрительные функции вследствие дегенеративных заболеваний сетчатки и глаукомы.
Статья A.Ludwig et al. Re-formation of synaptic connectivity in dissociated human stem cell-derived retinal organoid cultures опубликована в журнале PNAS.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» vechnayamolodost.ru по материалам University of Wisconsin-Madison: Lab-grown retinal eye cells make successful connections, open door for clinical trials to treat blindness.
