U zapanjujućem znanstvenom dostignuću iz 2021. godine, istraživači su objavili da su mini mozgovi uzgojeni u laboratorijskim uvjetima iz matičnih stanica spontano razvili osnovne strukture očiju. Ovo otkriće otvara nova vrata u razumijevanju razvoja ljudskog oka i povezanih bolesti.
Na malim organoidima mozga, koji su izvedeni iz ljudskih stanica, primijećen je rast dva bilateralno simetrična optička čašica. Ovaj fenomen odražava proces razvoja očnih struktura u ljudskim embrijima, što je fascinantno otkriće u polju neuroznanosti.
“Ova studija ističe izvanrednu sposobnost moždanih organoida da stvore primitivne senzorne strukture osjetljive na svjetlost, s vrstama stanica sličnim onima u ljudskom tijelu,” objašnjava neuroznanstvenik Jay Gopalakrishnan sa Sveučilišne bolnice u Düsseldorfu. Istraživanje pruža nove uvide u međudjelovanje mozga i oka tijekom razvoja embrija, modeliranje urođenih retinalnih poremećaja i stvaranje retinalnih stanica prilagođenih pacijentima za testiranje lijekova i transplantacijske terapije.
Važno je naglasiti da moždani organoidi nisu u potpunosti funkcionalni mozgovi, kako bi se moglo pretpostaviti. Oni predstavljaju male, trodimenzionalne strukture razvijene iz induciranih pluripotentnih matičnih stanica – stanica koje su dobivene od odraslih ljudi i preinačene u matične stanice s potencijalom razvoja u različite vrste tkiva.
Rastu moždanog tkiva
U ovom slučaju, te matične stanice su potaknute da rastu u oblike moždanog tkiva, bez sposobnosti za misli, emocije ili svijest.
Korištenje ‘mini mozgova’ u istraživačke svrhe nudi alternativu korištenju stvarnih mozgova, što bi bilo nemoguće ili etički upitno. Ovo uključuje testiranje reakcija na lijekove ili promatranje razvoja stanica pod specifičnim uvjetima.
U ovom istraživanju, tim dr. Gopalakrishnana posebno se fokusirao na promatranje razvoja oka. Iako su prethodna istraživanja koristila embrionalne matične stanice za uzgoj optičkih čašica i razvijala strukture slične optičkim čašicama iz induciranih pluripotentnih matičnih stanica, ovaj je tim želio vidjeti mogu li se ove strukture razviti kao integralni dio moždanih organoida. To bi pružilo uvid u to kako se ova dva tipa tkiva mogu zajedno razvijati.
“Razumijevanje procesa razvoja oka omogućit će nam bolje shvatiti molekularnu osnovu ranih retinalnih bolesti,” ističu istraživači.
Formiranje optičkih čašica
S promijenjenim protokolima, njihovi ‘mini mozgovi’ formirali su optičke čašice već 30 dana nakon početka razvoja, pri čemu su strukture bile jasno vidljive nakon 50 dana. To je u skladu s vremenom razvoja oka u ljudskom embriju, što ukazuje na korisnost ovih organoida u proučavanju ovog složenog procesa. Optičke čašice sadržavale su različite vrste retinalnih stanica koje su se organizirale u neuralne mreže reagirajuće na svjetlost, uključujući tkivo leće i rožnice. Strukture su također pokazale retinalnu povezanost s područjima moždanog tkiva.
“U sisavčevom mozgu, živčana vlakna ganglijskih stanica mrežnice protežu se do njihovih moždanih ciljeva, aspekt koji do sada nije prikazan u in vitro sustavu,” dodaje Gopalakrishnan.
Od 314 uzgojenih moždanih organoida, 73% ih je razvilo optičke čašice. Tim se nada razviti strategije za održavanje ovih struktura održivima na dulje vremenske skale za dublje istraživanje.
“Razvijanjem organoida mozga koji sadrže optičke mjehuriće s visoko specijaliziranim neuronskim stanicama otvara se put za stvaranje personaliziranih organoida i listova retinalnog pigmentnog epitela za transplantaciju,” zaključuju autori u svom radu.
Istraživanje, objavljeno u časopisu Cell Stem Cell, predstavlja značajan korak u modeliranju retinopatija koje nastaju iz ranih neuroloških razvojnih poremećaja.
