Mini-Netzhaut mit Stammzellen geschaffen

Wissenschaftler haben unter Verwendung von menschlichen Stammzellen geschaffen was sie sagen ist im Wesentlichen eine Miniatur menschlichen Netzhaut in einer Petrischale.

Diese Entwicklung könnte eines Tages zu Behandlungen für Menschen mit mehreren Formen der Verlust der Sehkraft, einschließlich Erblindung, führen hinzugefügt Forscher.

Die Netzhaut ist die Schicht der Zellen auf der Rückseite des Augapfels, die dem Auge Sinn Licht und Relais visuelle Daten an das Gehirn hilft. Viele Formen des Anblickverlustes ergeben sich aus der Störung oder des Todes der lichtempfindlichen Zellen bekannt als Photorezeptoren der Netzhaut.

Eine Möglichkeit zur Bewältigung retinaler Erkrankungen soll neue Netzhautgewebe wachsen. In früheren Arbeiten hatten Wissenschaftler neuprogrammiert adulten Zellen in ihren primitivsten Zustand, wandeln sie in sogenannten induzierten pluripotenten Stammzellen, die im Prinzip jede Art von Zellen im Körper werden könnte.

Forscher hatten diese Stammzellen zur Erzeugung von Netzhautgewebe, einschließlich der Photorezeptoren, im Labor Gerichte,, aber die Photorezeptoren, die entwickelt nicht auf Licht reagieren.

In der neuen Studie überredet die Wissenschaftler weiter diese Stammzellen, bekommen sie in erweiterte Photorezeptor Strukturen zu entwickeln. Die Zellen eine Struktur geschaffen, komplexe, 3-d-Netzhaut mit Sehzellen in der Lage ist, reagiert auf Licht, der erste Schritt im Prozess der Umwandlung von Licht in visuelle Bilder für das Gehirn. [5 verrückte Technologien, die Biotechnologie revolutioniert werden]

"Wir im Grunde eine Miniatur menschlichen Netzhaut in ein Gericht, das nicht nur die architektonische Organisation der Netzhaut, sondern auch die Fähigkeit, Sinn Licht hat geschaffen", sagte Studie Teamleiter Maria Valeria Canto-Soler, Entwicklungsbiologe an Johns Hopkins University School of Medicine in Baltimore, in einer Erklärung.

Der Prozess normalerweise gefolgt von Netzhautzellen, wie sie aus Stammzellen entwickeln umfasst komplexe und dynamische Umgebungen und Interaktionen zwischen den Zellen sehr koordiniert. So haben die meisten Versuche, induzierte pluripotente Stammzellen Sporn Netzhautzellen zu kunstvollen Cocktails der Moleküle beteiligt.

Stattdessen entschieden in diesem neuesten Werk, Leitung Autor der Studie Xiufeng Zhong, ein Augenarzt und Postdoc an der Johns Hopkins University School of Medicine, zusammen mit Canto-Soler und ihre Kollegen für einen einfacheren Ansatz. Anstatt die Überschwemmungen der Stammzellen mit Chemikalien, variiert die Forscher die physikalischen Bedingungen, die die Zellen umgeben. Diese Bedingungen umfassen die Arten von Oberflächen, die die Zellen aufgesetzt wurden und wie eng die Zellen zusammen gesetzt wurden.

Die richtige Kombination dieser physikalischen Bedingungen, die Forscher fanden heraus, spornte die Zellen zu generieren eigene Chemikalien, wodurch sie in retinalen Strukturen zu entwickeln.

"Ich dachte, wir mussten wirklich versuchen, so gut wir konnte die Situation im Körper, die Erfahrung zu Zellen, wenn sie eine Netzhaut bilden neu," sagte Canto-Soler Leben Wissenschaft.

Netzhautgewebe ist komplex, bestehend aus sieben wichtigsten Zelltypen, einschließlich sechs Arten von Neuronen, die alle in bestimmten Zellschichten aufgebaut sind, die Licht absorbieren und senden Signale an das Gehirn für die Interpretation. Die Netzhaut, die Wissenschaftler im Labor entwickelt, enthalten alle wichtigen retinalen Zellentypen dreidimensional in ihre richtige Schichten angeordnet.

"Die überraschende und spannende Sache war, dass Stammzellen waren in der Lage, den gesamten Prozess der Bildung der menschlichen Netzhaut in einer Petrischale fast auf eigene Faust zu folgen, bis zu dem Punkt konnte es ans Licht wie eine normale Netzhaut reagieren", sagte Canto-Soler. "Wenn wir dieses Projekt gestartet, wir waren nicht wirklich schießen dafür – wir haben nicht gedacht, dass dies geschehen würde."

Die Forscher wartete, bis das Netzhautgewebe eine Stufe entspricht dem eines Fötus erreicht, der sich entwickelt für 28 Wochen im Mutterleib, was bedeutet, dass es ziemlich ausgereifte Photorezeptoren besaß. Zu diesem Zeitpunkt testeten die Wissenschaftler diese Miniatur Netzhaut um festzustellen, ob die Photorezeptoren tatsächlich Sinn und verwandeln Licht in visuelle Signale könnte. Diese Experimente beteiligt Platzierung einer Elektrode in einer einzigen Photorezeptor-Zelle und geben dann einen Lichtimpuls auf die Zelle. Die Labor-grown Photorezeptoren reagiert, um den Weg zu erleuchten, die, den ihre normale Brüder tun.

Im Prinzip könnten mit dieser Technik, Wissenschaftler generieren Hunderte von Mini-Netzhaut aus Zellen von Patienten mit Erkrankungen der Netzhaut wie Retinitis Pigmentosa, wodurch oft Blindheit. Diese Labor-Kulturen könnte dann helfen, Forscher die Ursachen für diese Erkrankungen des Auges im menschlichen Gewebe, anstatt auf Labortiere, studieren und könnte auch helfen, Medikamente gegen solche Krankheiten zu testen. Auf lange Sicht könnte Labor-grown Netzhaut krank oder tot retinalen Gewebes, damit die Wiederherstellung Vision sogar ersetzen.

"Es ist jedoch wichtig, keine falschen Erwartungen wecken" Canto-Soler sagte. "Was haben wir jetzt nicht Blindheit heilen und nicht zur Behandlung von Patienten nur kurzfristig angewendet werden." Es gilt zu sagen, dies ist ein wichtiger Schritt nach vorn, und dieses System hat unglaubliches Potenzial für mögliche therapeutische Anwendungen, aber es ist ein langer Weg für Patienten zur Behandlung von Netzhauterkrankungen übernehmen."

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert Online-Juni 10 in der Zeitschrift Nature Communications.

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