Глаз очень часто сравнивают с камерой, внешне структура глаза весьма похожа на конструкцию простейшей камеры с однолинзовым объективом. Но если копнуть немного вглубь, то становятся видны структуры из различных тканей, превосходящие по сложности самые сложные электронные устройства. И это означает, что в отличие от более простых органов, изучение глаз и поиски методов лечения заболеваний зрения в большей степени полагаются на исследования, проводимые на подопытных животных, что вызывает ряд определенных неудобств. Теперь же, благодаря работе исследователей из университета Джона Хопкинса, которые вырастили из стволовых клеток функционирующую ткань сетчатки глаза, которая может реагировать на свет, вышеупомянутые исследования можно будет проводить в лабораторных условиях, окружая себя максимальными удобствами и необходимым для этого оборудованием.
Сетчатка - это одна из самых сложных составляющих частей глаза, она действует подобно светочувствительному датчику фото- и видеокамер. Сетчатка состоит в среднем из 10 слоев различных тканей, включая структурные мембраны, нервные окончания и клетки фоторецепторов двух типов, одни, способные различать черно-белые изображения и работающие в условиях слабого освещения, а второй тип клеток фоторецепторов способен различать цвета при условии достаточной освещенности. Такая сложность была тем препятствием, которое не давало раньше вырастить искусственную сетчатку в лабораторных условиях и проводить исследования по изучению и поисках методов лечения заболеваний глаз.
Для выращивания искусственной сетчатки исследователи из университета Джона Хопкинса использовали отобранные у человека индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (human-induced pluripotent stem cells, iPS). Другими словами, ученые заставили взрослые клетки вернуться в состояние стволовых клеток, из которых могут быть снова выращены клетки более чем 200 видов тканей человеческого организма. Ученые при помощи определенных методов запрограммировали стволовые клетки на превращение в разные виды тканей сетчатки глаза, которая впоследствии и образовалась на дне чашки Петри.
Процесс развития искусственной сетчатки в чашке Петри почти полностью повторяет такой же процесс, происходящий во время развития эмбриона человека. Когда колония запрограммированных стволовых клеток попала в благоприятные условия, произошло дифференцирование этих клеток и они начали превращаться в клетки семи различных видов тканей, которые затем стали самоорганизовываться в виде сегментированных структур, необходимых для функционирования фоторецепторов.
Следует отметить, что попытки выращивания искусственной сетчатки производились учеными и раньше, но работа исследователей из университета Джона Хопкинса выделяется тем, что выращенные миниатюрные сетчатки начали функционировать должным образом. Когда развитее сетчаток было эквивалентно возрасту в 28 недель, ученые соединили клетки фоторецепторов с электродами и начали освещать сетчатку импульсами света. При этом, в клетках фоторецепторов начали происходить те же самые фотохимические реакции, которые происходят и в нормальной сетчатке.
К сожалению, искусственная сетчатка хоть и может реагировать на свет, она не имеет способностей к формированию изображений как сетчатка обычного глаза. Структура искусственной сетчатки далека от полноты и поэтому пока еще не существует способа обеспечить связь этой сетчатки с зоной коры головного мозга, отвечающей за функции зрения. Тем не менее, использовать такую сетчатку можно начинать прямо сейчас, изучая развитие некоторых видов заболеваний, разрабатывая новые методы их профилактики и лечения.
Использование индуцированных стволовых клеток для выращивания искусственной сетчатки позволит медикам реализовать чисто индивидуальный подход к лечению отдельно взятых пациентов. Вырастив сетчатку из взятых у этого пациента стволовых клеток, ученые смогут определить наиболее эффективные в каждом случае терапевтические и медикаментозные методы лечения зрения. А в будущем возможность выращивания искусственных сетчаток наверняка приведет к тому, что людям с поврежденной сетчаткой врачи смогут имплантировать новую сетчатку, что приведет к полному или частичному восстановлению зрения.
Первоисточник
Подпишись: