Группа исследователей из Центра органических исследований (COS) Гейдельбергского университета продемонстрировала, что сложную ткань сетчатки можно культивировать в чашке Петри из эмбриональных стволовых клеток костных рыб. До сих пор в исследованиях органоидов использовались стволовые клетки млекопитающих, в том числе человека. Впервые исследователи под руководством профессора доктора Иоахима Виттбродта продемонстрировали, что стволовые клетки медаки и рыбок данио также могут формировать высокоорганизованные нервные структуры в контролируемых лабораторных условиях. Среди прочего, исследователи рассчитывают по-новому взглянуть на основные механизмы развития сетчатки.
Предыдущие исследования с использованием стволовых клеток рыбок данио уже предполагали, что они проходят определенные стадии эмбрионального развития при надлежащем культивировании. Однако до сих пор ни один из исследователей из Гейдельберга не знал об эксперименте, в котором клеточные культуры рыб успешно организовывались в очень сложные нейронные структуры, такие как сетчатка. «Наше исследование закрыло этот пробел в исследованиях органоидов», — подчеркивает доктор Люси Зилова, научный сотрудник группы Иоахима Виттбродта. «Нам удалось вырастить стволовые клетки костных рыб, чтобы они прошли удивительный процесс развития менее чем за неделю. В итоге мы получили сложную структуру сетчатки».
С этой целью команда Гейдельберга использовала плюрипотентные стволовые клетки из эмбрионов медаки и рыбок данио. Такие клетки еще не дифференцировались и потенциально могут развиться во множество различных типов клеток. По словам доктора Зиловой, все клетки, взятые у одного эмбриона, независимо друг от друга агрегировались в одну большую сетчатку в течение 24 часов. Затем в течение нескольких дней он сформировал слои различных типов клеток, которые также встречаются в рыбьем глазу, включая фоторецепторные клетки, биполярные клетки, амакриновые клетки и ганглиозные клетки. «Процесс роста оказался невероятно эффективным», — констатирует исследователь. Сотни мелких органоидов сетчатки могут быть образованы в течение дня. Высокая пропускная способность позволила исследователям точно выделить условия, в которых формируются структуры, напоминающие голову с двумя глазами, включая мозг и сетчатку.
«Однако то, что органоидная структура выглядит как сетчатка, не означает, что клетки ведут себя и растут, как в живом эмбрионе», — добавляет доктор Венера Вайнхардт, другой постдок COS. Чтобы изучить этот вопрос, исследователи использовали световую флуоресцентную микроскопию, процесс визуализации, который поддерживает наблюдения в реальном времени, чтобы сравнить поведение клеток в культуре с поведением клеток эмбриона. «Анализ ясно показал, что различий не было. И в культуре, и в эмбрионе клетки двигались по определенным маршрутам к внешней периферии глазного зачатка и объединялись в так называемый зрительный пузырек», — продолжает д-р Вайнхардт.
Исследователи из Гейдельберга также отметили, что органоиды эволюционно разных медака и рыбок данио очень похожи. Это заставляет их полагать, что молекулярные и генетические механизмы раннего развития глаз сохранялись на протяжении всей эволюции у разных видов и независимо от влияний окружающей среды, которым эмбриональные клетки подвергаются во время своего развития. Могут ли эмбриональные стволовые клетки в культуре образовывать другие органоидные структуры помимо сетчатки, остается открытым вопросом.
Источник — aobe.