Naukowcy opracowali nową metodę regeneracji oka, dzięki której niewidomym od urodzenia myszom przywrócili wzrok. Nowa technika polega na zmianie komórek Müllera w pręciki – komórki wzrokowe wrażliwe na światło i daje nadzieję na opracowanie nowych terapii chorób oczu.

Odkrycia naukowców z National Eye Institute (NEI), jednego z 27 instytutów Narodowych Instytutów Zdrowia – instytucji rządowej w USA zajmującej się badaniami naukowymi, zwiększają szansę na opracowanie nowych, skutecznych terapii regeneracyjnych w chorobach oczu, takich jak związane z wiekiem zwyrodnienie plamki żółtej i barwnikowe zwyrodnienie siatkówki. Wyniki badań zostały opublikowane na łamach „Nature”.

– Są to pierwsze badania naukowców przeprogramowujących komórki Müllera w ten sposób, aby stały się funkcjonalnymi fotoreceptorami – pręcikami – w siatkówce ssaków – powiedział Thomas N. Greenwell z NEI.

W naszych oczach istnieją dwa rodzaje fotoreceptorów – światłoczułych komórek zlokalizowanych w siatkówce pozwalających nam widzieć. To czopki i pręciki. Te pierwsze umożliwiają nam widzenie kolorów. Z kolei drugie są około 20 razy bardziej liczniejsze i nawet 1000 razy bardziej wrażliwe na światło i odpowiadają za postrzeganie kształtów oraz ruchu. U ssaków, w tym myszy i ludzi, fotoreceptory same w sobie nie regenerują się. Jak większość neuronów, raz dojrzałe nie dzielą się.

– Pręciki pozwalają nam widzieć w słabym świetle, ale mogą także pomóc w zachowaniu czopków, które są ważne dla widzenia barw i wysokiej ostrości wzroku. Czopki mają tendencję do ginięcia w późniejszych stadiach chorób oczu. Jeśli pręciki mogą być regenerowane, może to być strategia leczenia chorób oczu, które wpływają na fotoreceptory – wyjaśnił Greenwell.

Komórki Müllera od dawne są obiektem zainteresowania naukowców. Głównie ze względu na to, że potencjalnie mogą służyć jako komórki prekursorowe. Są najczęstszym rodzajem komórek glejowych znajdujących się w siatkówce. Główną rolą komórek Müllera jest utrzymanie strukturalnej i funkcjonalnej stabilności komórek siatkówki. Obejmuje to regulację środowiska zewnątrzkomórkowego poprzez pobieranie neuroprzekaźników, usuwanie zanieczyszczeń, magazynowanie glikogenu oraz mechaniczne wspomaganie siatkówki nerwowej.

Naukowcy badali potencjał regeneracyjny komórek Müllera, ponieważ u innych gatunków, takich jak danio pręgowany (słodkowodna ryba z rodziny karpiowatych), dzielą się w odpowiedzi na uraz i mogą przekształcić się w fotoreceptory i inne neurony siatkówki. W ten sposób danio pręgowany może odzyskać wzrok po ciężkim uszkodzeniu siatkówki. W laboratorium udało się naukowcom zmusić komórki Müllera ssaków do zachowywania się bardziej jak u ryb. Ale wymaga to uszkodzenia tkanki.

– Z praktycznego punktu widzenia, jeśli próbujesz zregenerować siatkówkę, aby przywrócić wzrok danej osoby, zranienie jej oczu wydaje się niewłaściwym działaniem, ale dzięki temu można aktywować komórki Müllera – powiedział profesor Bo Chen z Icahn School of Medicine at Mount Sinai w Nowym Jorku. – Chcieliśmy zobaczyć, czy możemy zaprogramować komórki Müllera, aby stały się pręcikami u żywej myszy, bez konieczności ranienia siatkówki – dodał.

W pierwszej fazie dwustopniowego procesu przeprogramowania zespół Chen pobudził komórki Müllera u zdrowych myszy do podziału poprzez wstrzyknięcie genu włączającego białko zwane beta-kateniną. Kilka tygodni później wstrzyknęli w oczy myszy czynniki, które zachęciły nowo podzielone komórki do przekształcenia się w pręciki.

Naukowcy wykorzystali mikroskopię do wizualnego śledzenia nowo utworzonych komórek. Odkryli, że nowo utworzone pręciki nie różnią się w wyglądzie od naturalnych pręcików. Ponadto, dzięki wspomnianym wcześniej zabiegom, powstały struktury synaptyczne, które pozwalają pręcikom komunikować się z innymi typami neuronów w obrębie siatkówki.

Aby ustalić, czy pręciki pochodzące z komórek Müllera były funkcjonalne, przetestowali nową terapię na myszach z wrodzoną ślepotą – bez funkcjonalnych pręcików. Pręciki pochodzące z komórek Müllera tworzyły się tak samo skutecznie, jak w przypadku zdrowych myszy. Nowo utworzone fotoreceptory komunikowały się też z innymi rodzajami neuronów siatkówki. Potwierdziły to pomiary aktywności mózgu.

Naukowcy sprawdzają teraz, czy myszy odzyskały zdolność wykonywania zadań wzrokowych. Będą także badać, czy technika ta działa na ludzką tkankę siatkówki hodowaną w laboratorium.

 

 

 

 

Źródło: NIH/National Eye Institute, DziennikNaukowy