Молекулярные биологи вырастили из стволовых клеток миниатюрное подобие мозга и примитивный аналог глаз, которые похожи на органы зрения человека и животных. Описание эксперимента опубликовал научный журнал Cell Stem Cell, передает ТАСС.
«Мы обнаружили, что миниатюрные подобия мозга сами по себе могут формировать примитивные структуры, реагирующие на свет и содержащие те типы клеток, которые присутствуют в органах зрения. Их можно использовать для изучения связей между глазами и мозгом, а также выработки клеток сетчатки для трансплантации», – рассказал один из авторов исследования, профессор Дюссельдорфского университета Джей Гопалакришнан.
За последние десять лет ученые неоднократно пытались создать искусственные аналоги печени, используя культуры эмбриональных или стволовых клеток. Первые подобные опыты были успешно завершены в Японии еще в 2012 году, когда ученым удалось воспроизвести некоторые функции печени мышей, используя искусственно выращенные органоиды небольших размеров.
Впоследствии биологи создали и проверили на практике несколько других вариантов подобной искусственной печени, а также других органов, таких как почки, постепенно наращивая их размеры и функциональность. Все эти опыты проводились при помощи культур клеток животных, из-за чего у исследователей пока нет уверенности в том, можно ли вырастить аналогичным образом искусственные органы тела человека.
Гопалакришнан и его коллеги уже много лет используют стволовые клетки для выращивания миниатюрных подобий мозга, так называемых органоидов, позволяющих медикам и биологам изучать то, как формируется и работает нервная ткань. Эксперименты других групп исследователей указали на то, что таким же образом можно выращивать и аналоги сетчатки глаза.
Искусственно выращенный глаз
Схожий характер развития и тех, и других типов нервных клеток заставил ученых задуматься о том, можно ли объединить оба этих процесса и вырастить некое подобие нервной системы зародыша или мозга примитивного многоклеточного животного, обладающего органами зрения.
Руководствуясь подобными соображениями, биологи подготовили набор химических сигналов, которые принудительно активируют гены, отвечающие за превращение стволовых клеток в «заготовки» нейронов и клеток глаза. Используя эти вещества, Гопалакришнан и его команда обработали культуры стволовых клеток и проследили за их последующим ростом на протяжении двух месяцев.
Как показали последующие наблюдения, комбинация этих сигнальных молекул привела к тому, что примерно через месяц на поверхности органоидов начали формироваться структуры, похожие по облику и свойствам на так называемые глазные бокалы. Так ученые называют особую часть зародыша человека и других многоклеточных животных, внутри которой впоследствии формируется сетчатка, хрусталик и другие ткани глаза.
Еще через два десятка дней эти структуры превратились в примитивный аналог глаз, реагировавших на свет и содержавших в себе все основные типы клеток сетчатки и других тканей органов зрения. Более того, биологи обнаружили, что нервные клетки в этих структурах формировали связи друг с другом и пытались соединиться с другими регионами растущего органоида.
Уже сейчас, как отмечают исследователи, эти структуры можно использовать для изучения того, как происходит процесс формирования глаз, а также для раскрытия истории эволюции органов зрения. Кроме того, медики могут подобным образом получать клетки сетчатки, пригодные для трансплантации в глаза пациентов и восстановления их зрения, подытожили ученые.
