Tyrimas rodo naują būdą, kaip pakeisti žinduolių genetinį aklumą
Fotoreceptoriai yra ląstelės viduje tinklainė (akies užpakalinė dalis), kuri aktyvuota siunčia signalą į smegenys. Kūgio fotoreceptoriai būtini regėjimui dieną, spalvų suvokimui ir regėjimo aštrumui. Šie kūgiai baigiasi, kai akių ligos pasiekia vėlesnę stadiją. Kaip ir mūsų smegenų ląstelės, fotoreceptoriai neatsinaujina, ty subrendę nustoja dalytis. Taigi, šių ląstelių sunaikinimas gali pabloginti regėjimą ir kartais net sukelti aklumą. JAV Nacionalinio sveikatos instituto Nacionalinio akių instituto remiami mokslininkai sėkmingai išgydė įgimtas aklumas paskelbtame tyrime pelėms perprogramuojant palaikomas ląsteles tinklainėje, vadinamą Müller glia, ir paverčiant jas lazdelių fotoreceptoriais Gamta. Šios lazdelės yra vienos rūšies šviesos receptorių ląstelės, kurios paprastai naudojamos regėjimui esant silpnam apšvietimui, tačiau manoma, kad jos taip pat apsaugo kūginius fotoreceptorius. Tyrėjai suprato, kad jei šias lazdeles galima atkurti akies viduje, tai yra galimas daugelio akių gydymas riziką. kuriuose daugiausia pažeidžiami fotoreceptoriai.
Jau seniai nustatyta, kad Müller glia turi didelį regeneracinį potencialą kitose rūšyse, tokiose kaip zebrafish, kuri yra puikus pavyzdinis organizmas tyrimams. Müller glia dalijasi ir atsinaujina reaguodama į zebrafijos varliagyvių akies sužalojimą. Jie taip pat virsta fotoreceptoriais ir kitais neuronais bei pakeičia pažeistus ar prarastus neuronus. Todėl zebrafish vėl gali matyti net ir patyręs rimtą tinklainės traumą. Priešingai, žinduolių akys tokiu būdu nepasitaiso. Müller glia palaiko ir maitina aplinkines ląsteles, tačiau tokiu greičiu jos neatkuria neuronų. Po traumos atkuriama tik labai nedaug ląstelių, kurios gali būti ne visai naudingos. Atliekant laboratorinius eksperimentus, žinduolių Müller glia gali imituoti zebrinių žuvų glia, tačiau tik po to, kai tinklainės audinys yra sužalotas, o tai nepatartina, nes tai bus priešinga. Mokslininkai ieškojo būdo, kaip perprogramuoti žinduolių Müller glia, kad ji taptų lazdelės fotoreceptoriumi nepažeidžiant tinklainės. Tai būtų tarsi paties žinduolio „savitaisymo“ mechanizmas.
Pirmajame perprogramavimo etape mokslininkai į pelių akis suleido geną, kuris aktyvuotų beta katenino baltymą, kuris paskatino Muller glia dalijimąsi. Antrajame etape, atliktame po kelių savaičių, jie suleido faktorių, kurie paskatino naujai padalintas ląsteles subręsti į lazdelių fotoreceptorius. Tada naujai suformuotos ląstelės buvo vizualiai stebimos naudojant mikroskopą. Šie sukurti nauji lazdelių fotoreceptoriai savo struktūra buvo panašūs į tikrus ir galėjo aptikti įeinančią šviesą. Be to, taip pat buvo suformuotos sinapsinės struktūros arba tinklas, leidžiantis strypams susijungti su kitomis tinklainės ląstelėmis, kad būtų perduoti signalai į smegenis. Norint patikrinti šių lazdelių fotoreceptorių funkcionalumą, buvo atlikti eksperimentai su pelėmis, kenčiančiomis nuo įgimto aklumo – pelėmis, gimusiomis aklomis, neturinčių veikiančių lazdelių fotoreceptorių. Nors šios aklos pelės turėjo lazdeles ir kūgius, joms trūko dviejų svarbiausių genų, leidžiančių fotoreceptoriams perduoti signalus. Strypų fotoreceptoriai išsivystė panašiai akloms pelėms, turinčioms panašią funkciją kaip ir įprastoms pelėms. Buvo pastebėtas aktyvumas smegenų dalyje, kuri gauna regimuosius signalus, kai šios pelės buvo veikiamos šviesoje. Taigi, nauji strypai buvo prijungti, kad sėkmingai perduotų pranešimus smegenims. Dar reikia išanalizuoti, ar naujos lazdelės vystosi ir tinkamai funkcionuoja sergančioje akyje, kurioje tinklainės ląstelės nesusijungia arba tinkamai sąveikauja.
Šis metodas yra mažiau invazinis ar žalingas nei kiti gydymas tokia galimybė, kaip kamieninių ląstelių įterpimas į tinklainę regeneracijos tikslais, yra žingsnis į priekį šioje srityje. Vykdomi eksperimentai siekiant įvertinti, ar pelės, gimusios aklos, atgavo gebėjimą atlikti vizualines užduotis, pvz., bėgioti labirintu. Šiuo metu atrodo, kad pelės suvokė šviesą, bet negalėjo išskirti formų. Tyrėjai norėtų išbandyti šią techniką žmogaus tinklainės audiniuose. Šis tyrimas padidino mūsų pastangas kuriant regeneracinę terapiją aklumas kurias sukelia genetinės akių ligos, tokios kaip pigmentinis retinitas, su amžiumi susijusios ligos ir sužalojimai.
***
{Galite perskaityti pradinį tyrimo dokumentą spustelėję toliau pateiktą DOI nuorodą cituojamų šaltinių sąraše}
Šaltiniai)
Yao K ir kt. 2018. Regėjimo atkūrimas po de novo lazdelių fotoreceptorių genezės žinduolių tinklainėje. Gamta. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0425-3
***
