Πείραμα στην Ιαπωνία ανοίγει το δρόμο για καλλιεργημένα μάτια

Την πρόδρομη δομή του ανθρώπινου ματιού δημιούργησαν στο εργαστήριο ερευνητές του Κέντρου Αναπτυξιακής Βιολογίας RIKEN στο Κόμπε της Ιαπωνίας. Η δομή που ονομάζεται κεντρικό βοθρίο (πρόκειται για μια μικρή περιοχή που περιέχει τη μεγαλύτερη συγκέντρωση κωνίων στο μάτι και είναι υπεύθυνη για την κεντρική όραση) έχει διάμετρο 550 μικρομέτρων και περιέχει πολλαπλά στρώματα κυττάρων του αμφιβληστροειδούς, συμπεριλαμβανομένων των φωτοϋποδοχέων του ματιού.

Ελπίδες για «επιδιόρθωση» των ματιών

Το νέο επίτευγμα που παρουσιάστηκε στο ετήσιο συνέδριο της Διεθνούς Εταιρείας Έρευνας στα Βλαστικά Κύτταρα στη Γιοκοχάμα της Ιαπωνίας, δημιουργεί ελπίδες σχετικά με το ότι οι ειδικοί θα μπορούν κάποια ημέρα να «επιδιορθώνουν» οφθαλμούς που έχουν σοβαρές βλάβες. Το σημαντικότερο όμως σε ό,τι αφορά το επίτευγμα αυτό ήταν ότι το κεντρικό βοθρίο του ματιού αναπτύχθηκε στο εργαστήριο…. αυθόρμητα, χωρίς την καθοδήγηση των ερευνητών επικεφαλής των οποίων ήταν ο Δρ Γιοσίκι Σασάι.

Μέχρι πρόσφατα βιολόγοι του πεδίου των βλαστικών κυττάρων είχαν καταφέρει να καλλιεργήσουν εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα μόνο σε στρώματα δύο διαστάσεων. Ωστόσο τα τελευταία τέσσερα χρόνια ο Δρ Σασάι και η ομάδα του έχουν επιτύχει να δημιουργήσουν τρισδιάστατες οργανικές δομές με χρήση εμβρυϊκών βλαστικών κυττάρων ποντικών – συγκεκριμένα έχουν δημιουργήσει εγκεφαλικό φλοιό, υπόφυση και ιστό του κεντρικού βοθρίου. Το τελευταίο επίτευγμα σηματοδοτεί την πρώτη φορά που επιστήμονες καταφέρνουν να δημιουργήσουν τέτοια τρισδιάστατη και οργανωμένη δομή με χρήση ανθρώπινων κυττάρων.

Εσωτερική διαδικασία

Όπως προέκυψε από το νέο πείραμα, τα διαφορετικά τμήματα του ανθρώπινου κεντρικού βοθρίου του ματιού δομήθηκαν στο εργαστήριο σχεδόν με την ίδια σειρά με εκείνα του κεντρικού βοθρίου του ποντικού. Το γεγονός αυτό προσφέρει ένα πολύτιμο (βιολογικό) μάθημα: οι οδηγίες για αυτήν την πολύπλοκη διαδικασία «γέννησης» της οπτικής δομής προέρχονται από το εσωτερικό του κυττάρου και δεν αφορούν εξωτερικούς παράγοντες.

Στο πλαίσιο του πειράματος πρόδρομα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς σχημάτισαν αυθόρμητα μια μπάλα κυττάρων του επιθηλίου και στη συνέχεια μια «φούσκα» που ονομάζεται οπτικό κυστίδιο. Η συγκεκριμένη «εύπλαστη» δομή διπλώθηκε προκειμένου να «γεννήσει» ένα σάκο – επρόκειτο για το κεντρικό βοθρίο που έφερε ένα εξωτερικό τοίχωμα (το επιθήλιο του αμφιβληστροειδούς) καθώς και ένα εσωτερικό τοίχωμα που αποτελείτο από διαφορετικά στρώματα κυττάρων του αμφιβληστροειδούς, συμπεριλαμβανομένων φωτοϋποδοχέων, διπολικών κυττάρων και γαγγλιακών κυττάρων. Σύμφωνα με τον δρα Σασάι τα αποτελέσματα του πειράματος «βάζουν ένα τέλος σε μια μακρά αντιπαράθεση σχετικά με το αν η ανάπτυξη του κεντρικού βοθρίου του ματιού καθοδηγείται από εσωτερικές ή εξωτερικές διαδικασίες».

Επίδραση στην κλινική πράξη

Το νέο επίτευγμα ελπίζεται ότι θα έχει σημαντική επίδραση στην κλινική πράξη στο μέλλον. Μέχρι σήμερα οι επιστήμονες είχαν σχετική επιτυχία σε ό,τι αφορούσε μεταμόσχευση κυττάρων του ματιού: για παράδειγμα τον περασμένο μήνα ειδικοί από το University College του Λονδίνου έδειξαν ότι η μεταμόσχευση φωτοϋποδοχέων που είχαν προκύψει από βλαστικά κύτταρα μπορούσε να αποκαταστήσει την όραση σε ποντίκια. Ωστόσο το συγκεκριμένο πείραμα περιελάμβανε μόνο ραβδία και όχι κωνία του ματιού, με αποτέλεσμα ακόμη και αν η διαδικασία μπορούσε να διεξαχθεί στον άνθρωπο, να μην προσέφερε το επιθυμητό αποτέλεσμα – ο ασθενής θα έβλεπε θολές εικόνες.

Η μελέτη του Δρ Σασάι και της ομάδας του δίνει όμως υπόσχεση για μεταμόσχευση κάποια ημέρα ολοκληρωμένου, λειτουργικού ιστού που θα περιέχει ραβδία και κωνία. Μάλιστα οι ειδικοί πιστεύουν ότι μελλοντικά θα καθίσταται δυνατόν να αποθηκεύονται ιστοί του ματιού, να καταψύχονται και να μεταμοσχεύονται όταν υπάρχει ανάγκη.

«Καθαρά» κύτταρα

Ο επικεφαλής των ερευνητών τονίζει μάλιστα ότι τα κύτταρα του κεντρικού βοθρίου που δημιούργησε με την ομάδα του είναι «καθαρά» σε αντίθεση με εκείνα των δισδιάστατων δομών που έχουν δημιουργήσει άλλες ομάδες – οι δισδιάστατες δομές συνέχιζαν να περιέχουν εμβρυϊκά κύτταρα κάτι που δεν συνέβη με την τρισδιάστατη δομή των Ιαπώνων επιστημόνων. Το γεγονός αυτό μειώνει τους φόβους σχετικά με καρκινογένεση από τη μεταμόσχευση των κυττάρων – είναι γνωστό ότι τα πολυδύναμα εμβρυϊκά κύτταρα έχουν συνδεθεί με κίνδυνο καρκινικής ανάπτυξης.

Η ερευνητική ομάδα από το RIKEN έχει ήδη ξεκινήσει τη μεταμόσχευση τμημάτων ιστού του κεντρικού βοθρίου σε ποντίκια και σκοπεύει να επαναλάβει το ίδιο πείραμα και σε πιθήκους ως το τέλος του έτους. Το μεγάλο ερώτημα που πρέπει τώρα να απαντηθεί εάν ο μεταμοσχευμένος ιστός θα ενσωματωθεί με τον υπάρχοντα ιστό του ματιού των πειραματόζωων.

Βήμα Science

Newsroom ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ