Мини-сетчатка помогла разгадать связь между глазами и мозгом

Биологи Университета Индианы США выращивают «мини-сетчатку» глаза, чтобы разобраться, как растут ее клетки у человека. Ученые надеются использовать полученные знания для дальнейшей работки методов восстановления зрения в тех случаях, когда нарушается связь между глазом и мозгом. Результаты их работы опубликованы в журнале Scientific Reports.

Процесс роста и организации слоя ганглионарных клеток в человеческой сетчатке (зеленый/красный). Credit: Clarisse M. Fligor et al / Scientific Reports 2018

Сетчатка представляет собой внутреннюю оболочку глаза, на которой расположены фоторецепторные клетки, обеспечивающие первичную обработку зрительных сигналов и преобразование их в нервные импульсы. Во время развития некоторых заболеваний происходит нарушение функций клеток сетчатки, что может привести к потере связи с мозгом и ухудшению зрения.

Авторы нового исследования использовали органоиды сетчатки, представляющие собой коллекции клеток, растущих и развивающихся in vitro так же, как и сетчатка в организме человека. Чтобы лучше разобраться в ганглионарных клетках сетчатки, обеспечивающих связь между глазами и мозгом, исследователи создали «мини-сетчатку» при помощи плюрипотентных стволовых клеток человека, которые получили из взрослых клеток кожи. Основная функция ганглиозных клеток – это проецирование длинных аксонов для передачи визуальной информации. При нарушении связи между ними и мозгом информация не обрабатывается, что ведет к потере зрения.

По словам исследователей, они не ставили акцент именно на ганглионарных клетках. Во время работы они старались понять, не только как развиваются и организуются органоиды сетчатки, но и изучить рост аксонов, необходимых для соединения с мозгом, а также факторы, ускоряющие этот процесс.

В итоге ученые обнаружили сигнальные молекулы, участвующие в развитии ганглионарных клеток, и выделили наиболее значимую – Netrin-1, которая значительнее других увеличивала рост аксонов. Интересно, что этот белок оказывает наибольшее воздействие во время раннего развития человека и бесполезен на поздних стадиях. Таким образом, авторы заключили, что трансплантация новых ганглионарных клеток сетчатки не сможет помочь восстановить нейронные пути к мозгу, так как ключевые сигналы о росте уже не воспроизводятся.

Исследователи считают, что для использования выращенных клеток для заместительной терапии с помощью пересадки необходимо вернуться к истокам анатомии человека. Их работа представляет собой важный шаг в исследовании развития клеток сетчатки, который поможет найти методы лечения заболеваний глаз.

Текст: Екатерина Заикина

Three-Dimensional Retinal Organoids Facilitate the Investigation of Retinal Ganglion Cell Development, Organization and Neurite Outgrowth from Human Pluripotent Stem Cells by Clarisse M. Fligor, Kirstin B. Langer, Akshayalakshmi Sridhar, Yuan Ren, Priya K. Shields, Michael C. Edler, Sarah K. Ohlemacher, Valentin M. Sluch, Donald J. Zack, Chi Zhang, Daniel M. Suter & Jason S. Meyer in Scientific Reports. Published online September 2018

doi:10.1038/s41598-018-32871-8