Przełom w medycynie - organoidy mózgowe wykształciły struktury oka

Organoidy mózgowe, zwane także minimózgami, to skupiska ludzkich komórek, które rozwinęły się w tkankę o funkcjonalnych właściwościach pełnowymiarowego narządu. Tym razem w warunkach laboratoryjnych zaobserwowano rozwój symetrycznych pęcherzyków ocznych, które stanowią wczesny etap struktur oka w ludzkich embrionach.

- Nasza praca podkreśla niezwykłą zdolność organoidów mózgowych do generowania prymitywnych struktur sensorycznych, które są wrażliwe na światło i posiadają typy komórek podobne do tych, które można znaleźć w organizmie. Te organoidy mogą pomóc w badaniu interakcji mózg-oko podczas rozwoju embrionu, modelowaniu wrodzonych zaburzeń siatkówki oraz generowaniu specyficznych dla pacjenta typów komórek siatkówki do spersonalizowanych testów leków i terapii transplantacyjnych - powiedział Jay Gopalakrishnan, neurobiolog  z University Hospital Düsseldorf.

Wbrew temu, co może się niektórym wydawać, organoidy mózgowe nie są "prawdziwymi" mózgami. To małe, trójwymiarowe struktury wyhodowane z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC) - komórek pobranych od dorosłych ludzi i przekształconych w komórki macierzyste, które mają potencjał do rozwoju w wiele różnych typów tkanek.

Takie minimózgi są wykorzystywane do eksperymentów, w których użycie prawdziwych mózgów byłoby niemożliwe lub co najmniej etycznie trudne - np. do testowania reakcji na leki lub obserwowania rozwoju komórek w pewnych niekorzystnych warunkach. Tym razem zespół Gopalakrishnana chciał zaobserwować rozwój oka.

Naukowcom już wcześniej udawało się stworzyć pęcherzyki oczne - struktury, które podczas rozwoju embrionalnego przekształcają się w gałkę oczną - z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych. Zespół Gopalakrishnana wykorzystał inną metodę. Zamiast hodować te struktury bezpośrednio, naukowcy chcieli sprawdzić, czy pęcherzyki oczne mogą powstać jako integralna część organoidów mózgowych. 

- Rozwój oka jest złożonym procesem, a jego zrozumienie może pozwolić na poznanie molekularnych podstaw wczesnych chorób siatkówki. Dlatego kluczowe jest badanie pęcherzyków optycznych, które są zawiązkiem oka, którego proksymalny koniec jest połączony z przodomózgowiem, niezbędnym do prawidłowego formowania się oka - dodał Jay Gopalakrishnan.

Minimózgi stworzone przez naukowców uformowały pęcherzyki oczne już w 30. dniu rozwoju, z wyraźnie widocznymi strukturami w 50. dniu. Jest to zgodne z czasem rozwoju oka u człowieka, co oznacza, że organoidy te mogą być przydatne do badania złożoności tego procesu. Istnieją również inne implikacje. Pęcherzyki wzrokowe zawierały różne typy komórek siatkówki, które organizowały się w sieci neuronowe reagujące na światło, a nawet zawierały soczewkę i tkankę rogówki.

Z 314 organoidów mózgowych wyhodowanych przez zespół, 73 proc. rozwinęło pęcherzyki oczne. Naukowcy mają nadzieję na opracowanie strategii utrzymania tych struktur przez dłuższy czas do wykonywania bardziej dogłębnych badań z ogromnym potencjałem.