Японські дослідники відтворили розвиток очі поза живим організмом. Культура ембріональних клітин сама сформувала тривимірну глазоподобную структуру за програмою, якою її забезпечили учение.Научний світ бурхливо обговорює останні новини з Японії, і мова зовсім не про збунтувалася атомі: в Інституті фізико-хімічних досліджень RIKEN виростили штучне око. Якщо відокремити суть роботи від супроводжуючих її захоплених метафор і науково-фантастичних прогнозів, то вийде наступне.

У хребетних очей формується складним і загадковим чином. Спочатку у зародків утворюється так званий очної міхур – виріст на передньому краю зародкового мозку. Потім передня стінка цього міхура починає загинатися всередину, поки не зустрінеться з протилежного стінкою (як якщо б на повітряну кульку натиснули пальцем або долонею і тиснули б до упору – за умови що він не лопне). У результаті виходить бокаловидная структура, яка так і називається – очної келих. Дно цього келиха двуслойной. Зовнішній шар, який знаходиться ближче до мозку, становлять пігментні клітини сітківки: вони забезпечують останньої харчування і підтримку. Внутрішній шар – клітини власне сітківки; шар надзвичайно складний і диференційований, містить різні типи світлочутливих нейронів (відомі як палички і колбочки), супутніх гліальних клітин, гангліонарні клітини, які проводять сигнал безпосередньо в мозок, і так далі.

Що ж зробили японські вчені? Вони помістили ембріональні клітини миші в спеціальний білковий суп, який направив їх розвиток у бік сітківки. (Нагадаємо, що ембріональні клітини мають чудову властивість: вони можуть перетворюватися на будь-який з більш ніж 200 типів клітин дорослого організму.)

Попередні роботи в цьому напрямі велися, але результати були й справді не настільки вражаючими. До цього біологам вдавалося змусити ембріон жаби сформувати око в невідповідному для того місці – але в даному випадку дослідники обробляли цільний ембріон, а не культуру клітин. Були також отримані результати з перетворення людських ембріональних клітин в пігментовані живлять клітини сітківки. Японські вчені зуміли зробити саме очної келих: ембріональні клітини в них росли в особливому білковому гелі, який механічно підтримував утворюється структуру.

Клітини працювали в точності так, як якщо б вони знаходилися не на лабораторному столі, а в зародку. Першим ділом вони перетворилися на попередників сітківки і сформували протягом півтора тижнів той самий очної міхур. Потім очної міхур оформився в очній келих. Обидва шару стінок і дна келиха почали стрімко диференціюватися згідно свого положенію – у пігментні епітеліальні клітини підтримки або в світлочутливі і светопроводящий нейрони. З розвитком «очі» дослідникам вдалося простежити за стадіями перетворення міхура в келих. У двох словах: ті клітини, що повинні були увігнута, «розслабляли» свій цитоскелет. Потім клітини, які перебували на згині (вони повинні були розділити зовнішній і внутрішній шар), набували клиноподібну форму, як би вказуючи їх сусідкам, куди належить вгинається. Нарешті, саме прогинання шару клітин всередину міхура відбувалося внаслідок інтенсивного поділу, з-за збільшення числа клітин стінці міхура доводилося згинатися – у зазначеному напрямку.

Наостанок вчені вирішили перевірити, чи так уже правильні вийшли у цьому штучному зоровому келиху попередники зорових нейронів. Клітини внутрішньої стінки келиха вилучалися і містилися в таке ж білкове желе, де вони могли формувати тривимірні структури. І клітини утворювали шестишарові структури з синапсами, в сукупності характеризують зрілу сітківку!

Стаття, присвячена цій унікальній роботі, опублікована в журналі Nature; матеріалу супроводжує безліч коментарів.

Як говорить Йошікіо Саса, один із співавторів дослідження, належить з'ясувати, чи може таке штучне око сприймати світ і передавати інформацію в мозок. Втім, попередні роботи з пересадки ембріональної сітківки дорослим щурам були успішні, що вселяє в вчених надію на «правильність» їх штучного ока. Але й без цього групою отримано фундаментальний результат: виявляється, ембріональні стовбурові клітини можуть самі по собі формувати складні структури, спираючись тільки на початкову програму. Постійне підштовхування ззовні в потрібному напрямку їм не потрібно.

Ну а з практичної точки зору це величезний крок вперед у створенні «регенеративної медицини», яка дозволить не лікувати зі змінним успіхом хвору тканину (особливо якщо ця тканина хвора генетично), а просто замінити її на здорову, вирощену «в пробірці».

За матеріалами: Nature News.

Tweet

Заможні регіони: Для чого насправді Потрібні вибори?