Японцы вырастили «в пробирке» искусственный глаз

Японские исследователи из Института физико-химических исследований RIKEN впервые смогли воспроизвести развитие глаза вне живого организма. Культура эмбриональных клеток сама сформировала трёхмерную глазоподобную структуру по программе, которой её снабдили учёные, сообщает Компьюлента.

У позвоночных глаз формируется сложным образом. Сначала у зародышей образуется так называемый глазной пузырь — вырост на переднем краю зародышевого мозга. Затем передняя стенка этого пузыря начинает загибаться внутрь, пока не встретится с противоположной стенкой. В результате получается бокаловидная структура, называемая глазным бокалом. Дно этого бокала двуслойно. Внешний слой, который находится ближе к мозгу, составляют пигментные клетки сетчатки: они обеспечивают последней питание и поддержку. Внутренний слой — клетки собственно сетчатки. Этот слой необычайно сложен и дифференцирован, содержит разные типы светочувствительных нейронов, сопутствующих глиальных клеток, ганглионарные клетки, проводящие сигнал непосредственно в мозг, и так далее.

Японские исследователи поместили эмбриональные клетки мыши в специальный белковый суп, который направил их развитие в сторону сетчатки. Белковый гель механически поддерживал образующуюся структуру, и в результате ученые получили глазной бокал.

Клетки работали в точности так, как если бы они находились не на лабораторном столе, а в зародыше. Сначала они превратились в предшественников сетчатки и в течение полутора недель сформировали глазной пузырь. Затем глазной пузырь оформился в глазной бокал. Оба слоя стенок и дна бокала начали стремительно дифференцироваться сообразно своему положению.

По мере развития «глаза» исследователям удалось проследить за стадиями превращения пузыря в бокал. Те клетки, что должны были вогнуться, «расслабляли» свой цитоскелет. Затем клетки, которые находились на сгибе (они должны были разделить внешний и внутренний слой), приобретали клинообразную форму, как бы указывая соседям, куда предстоит вгибаться. Наконец, само прогибание слоя клеток внутрь пузыря происходило вследствие интенсивного деления. Из-за увеличения числа клеток стенке пузыря приходилось изгибаться в указанном направлении.

Затем учёные решили проверить, правильно ли работают полученные ими предшественники зрительных нейронов. Клетки внутренней стенки бокала изымались и помещались в такое же белковое желе, где они могли формировать трёхмерные структуры. Там клетки образовывали шестислойные структуры с синапсами, в совокупности характеризующие зрелую сетчатку.

По словам одного из авторов исследования Йошики Сасаи, способность искусственного глаза к полноценной работе еще предстоит проверить. Однако и без этого группой был получен фундаментальный результат: оказывается, эмбриональные стволовые клетки могут сами по себе формировать сложные структуры, опираясь только на изначальную программу. Постоянное подталкивание извне в нужном направлении им не требуется, пишет Nature News.

С практической точки зрения ученые сделали огромный шаг вперёд в создании «регенеративной медицины», которая позволит не лечить больную ткань, а просто заменить её на здоровую, выращенную «в пробирке».