Του Stephen Beech

Στους τυφλούς προσφέρθηκε νέα ελπίδα να δουν ξανά αφού τα κύτταρα που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο αποκατέστησαν τη λειτουργία του αμφιβληστροειδούς σε ποντίκια.

Η ανακάλυψη δείχνει υπόσχεση για νέες θεραπείες ματιών, λένε Αμερικανοί ερευνητές.

Βιοϊατρικοί μηχανικοί στο Πανεπιστήμιο Duke της Βόρειας Καρολίνας, χρησιμοποίησαν για πρώτη φορά επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα (iPSCs) για να αναπτύξουν εξειδικευμένα κύτταρα αιμοφόρων αγγείων ζωτικής σημασίας για την υγεία του αμφιβληστροειδούς.

Όταν εγχύθηκαν σε μοντέλα ποντικών με νόσο του αμφιβληστροειδούς, τα «ενδοθηλιακά κύτταρα του αμφιβληστροειδούς» ενσωματώθηκαν στον κατεστραμμένο ιστό για να αναγεννήσουν τα αιμοφόρα αγγεία και να αποκαταστήσουν τη λειτουργία του αμφιβληστροειδούς.

Η ερευνητική ομάδα έδειξε επίσης την ικανότητα των κυττάρων να σχηματίζουν λειτουργικό αγγειακό ιστό του αμφιβληστροειδούς σε ένα εργαστηριακό περιβάλλον, παρέχοντας μια οδό για μοντελοποίηση και έρευνα διαφόρων οφθαλμικών ασθενειών.

Λένε ότι τα ευρήματά τους, που δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Nature Biomedical Engineering, υποδεικνύουν τη δυνατότητα χρήσης των κυττάρων και μοντέλων του αμφιβληστροειδούς για την ανάπτυξη νέων μεθόδων για αποτελεσματική θεραπεία της απώλειας όρασης και έρευνα για τις οφθαλμικές παθήσεις.

Η επικεφαλής της μελέτης Sharon Gerecht δήλωσε: «Οι αγγειακές παθήσεις του αμφιβληστροειδούς επηρεάζουν εκατομμύρια ανθρώπους, αλλά η κατανόησή μας παραμένει περιορισμένη, εμποδίζοντας την ικανότητά μας να ανακαλύπτουμε και να αναπτύσσουμε νέους θεραπευτικούς παράγοντες.

«Χρησιμοποιώντας ανθρώπινα βλαστοκύτταρα, δημιουργήσαμε τα κύτταρα που βρίσκονται στα αιμοφόρα αγγεία του αμφιβληστροειδούς, ανοίγοντας το δρόμο για νέες θεραπευτικές προσεγγίσεις».

Λέει ότι η παλιά παροιμία ότι τα μάτια είναι «παράθυρα στην ψυχή» είναι πιο ακριβής από ό,τι πιστεύουν οι άνθρωποι.

Ο Gerecht εξήγησε ότι οι νευρώνες από τον αμφιβληστροειδή – το πίσω μέρος του ματιού που ανιχνεύει το φως – εκτείνονται απευθείας στον εγκέφαλο, καθιστώντας τεχνικά τα μάτια μέρος του κεντρικού νευρικού συστήματος.

Επίσης, όπως ο εγκέφαλος, ο αμφιβληστροειδής έχει ένα φράγμα αίματος που ελέγχει αυστηρά τι εισέρχεται και βγαίνει, όπως οξυγόνο, θρεπτικά συστατικά, νερό – και φάρμακα.

Ενώ το εμπόδιο διατηρεί τον αμφιβληστροειδή υγιή και σχετικά προστατευμένο από παράγοντες που προκαλούν ασθένειες, ο Gerecht λέει ότι καθιστά επίσης δύσκολη τη θεραπεία του αμφιβληστροειδούς.

Είπε: «Αυτό το φράγμα σχηματίζεται από ιστό αιμοφόρων αγγείων που αποτελείται από ένα πυκνό δίκτυο ενδοθηλιακών κυττάρων του αμφιβληστροειδούς, τα οποία σχηματίζουν το εσωτερικό στρώμα των αιμοφόρων αγγείων, σε αλληλεπίδραση με άλλα εξειδικευμένα κύτταρα που ονομάζονται περικύτταρα και αστροκύτταρα.

«Η ιδιαιτερότητα αυτών των κυττάρων και το γεγονός ότι δεν σχηματίζονται σε άλλες περιοχές του σώματος καθιστούν τον σύνθετο ιστό δύσκολο να επουλωθεί ή να αναπτυχθεί από την αρχή».

Ο πρώτος συν-συγγραφέας της μελέτης Parker Esswein, ένας διδάκτορας που εργάζεται στο εργαστήριο Gerecht, είπε: «Όταν αυτός ο εξειδικευμένος ιστός των αιμοφόρων αγγείων αρχίζει να διασπάται, μπορεί να προκαλέσει πολλές διαφορετικές ασθένειες που οδηγούν σε απώλεια όρασης.

«Αν και υπάρχουν πηγές ενδοθηλιακών κυττάρων του αμφιβληστροειδούς, η δυνατότητα ανάπτυξης συνεχούς παροχής από το μηδέν θα μπορούσε να προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα σε όσους εργάζονται στον τομέα».

Τα ενδοθηλιακά κύτταρα του αμφιβληστροειδούς συλλέγονται επί του παρόντος και καλλιεργούνται από πραγματικούς ασθενείς, καθιστώντας τα σχετικά ακριβά και σε περιορισμένη προσφορά.

Για να επεκτείνει την πρόσβαση, να μειώσει το κόστος και να ελέγξει τη μεταβλητότητα, το εργαστήριο του Gerecht ήθελε να δει εάν θα μπορούσαν να τα αναπτύξουν από iPSC – ώριμα ενήλικα κύτταρα επαναπρογραμματισμένα για να γίνουν κύριες εκδόσεις του εαυτού τους που μπορούν στη συνέχεια να αναπτυχθούν σε μια μεγάλη ποικιλία άλλων τύπων κυττάρων.

Η ερευνητική ομάδα πήρε εμπορικά iPSC και χρησιμοποίησε μια καλά καθιερωμένη διαδικασία για να τα κάνει να αναπτυχθούν σε φυσιολογικά ενδοθηλιακά κύτταρα που σχηματίζουν το εσωτερικό στρώμα των περισσότερων αιμοφόρων αγγείων του σώματος.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα εξειδικευμένο κοκτέιλ αυξητικών παραγόντων για να πείσουν τα κύτταρα να γίνουν ο συγκεκριμένος τύπος ενδοθηλιακών κυττάρων που βρίσκονται στον αμφιβληστροειδή.

Μόλις πετύχουν, οι ερευνητές δοκίμασαν τις νέες τους δημιουργίες.

Σε πειράματα, η ομάδα κατάφερε να κάνει τα κύτταρα να σχηματίσουν τα ίδια δίκτυα και δομές που κάνουν στο σώμα.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές εξέθεσαν ιστούς που καλλιεργήθηκαν στο εργαστήριο σε χαμηλά επίπεδα οξυγόνου και υψηλά επίπεδα γλυκόζης, τα οποία είναι επιβλαβείς καταστάσεις που παρατηρούνται συχνά σε πραγματικούς ανθρώπους.

Η ομάδα εξήγησε ότι οι καταστάσεις είναι «θεμελιώδεις» πυροδοτήσεις της διαβητικής αμφιβληστροειδοπάθειας, της κύριας αιτίας απώλειας όρασης σε άτομα σε ηλικία εργασίας στις ΗΠΑ, προκαλώντας τη διάσπαση του ιστικού φραγμού όπως συμβαίνει στους ασθενείς.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές δοκίμασαν κύτταρα που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο ως θεραπεία για μοντέλα ποντικών με αδύναμα, αδόμητα αιμοφόρα αγγεία του αμφιβληστροειδούς.

Όταν εγχύθηκαν στα ποντίκια πριν συμβεί οποιαδήποτε πραγματική απώλεια όρασης, τα κύτταρα ενσωματώθηκαν με επιτυχία στον υπάρχοντα ιστό και βοήθησαν στην ανάπτυξη ισχυρών αιμοφόρων αγγείων με ισχυρούς φραγμούς.

Ο Esswein είπε: «Οι δοκιμές έδειξαν ότι αυτά τα κύτταρα που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο υπόσχονται προληπτικές θεραπείες, ειδικά επειδή θα πρέπει να είναι ευκολότερο και φθηνότερο να αποκτηθούν χρησιμοποιώντας την τεχνική μας».

Και πρόσθεσε: «Παρόλο που τα πειράματά μας δεν προσπάθησαν να μοντελοποιήσουν μια μεγάλη ποικιλία συγκεκριμένων οφθαλμικών ασθενειών σε αυτές τις μελέτες, είμαστε βέβαιοι ότι μπορούμε να δημιουργήσουμε εξαιρετικά μοντέλα ανθρώπινου ιστού στο εργαστήριο για να βοηθήσουμε στην καλύτερη κατανόηση αυτών των ασθενειών και στην αποκάλυψη θεραπειών».

Τώρα η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει να διερευνήσει πιθανές εφαρμογές για τα ενδοθηλιακά κύτταρα του αμφιβληστροειδούς τόσο στο εργαστήριο όσο και μέσω νέων συνεργασιών στον κλάδο.

Η ομάδα έχει επίσης μια αίτηση διπλώματος ευρεσιτεχνίας που καλύπτει τόσο τη θεραπεία με βλαστοκύτταρα όσο και τη μοντελοποίηση in vitro για την ανακάλυψη και τη δοκιμή φαρμάκων.