Von menschlichen embryonalen Stammzellen wird die Netzhaut gezüchtet

Menschliche Stammzellen bilden spontan ein Gewebe, das sich in die Netzhaut - das Augengewebe, das uns sehen lässt - entwickelt. Dies wird in einem Artikel in der Zeitschrift Cell Stem Cell veröffentlicht. In Zukunft kann die Transplantation eines solchen dreidimensionalen Gewebes Patienten mit Sehbehinderung helfen.

„Dies ist ein wichtiger Meilenstein in der neuen Phase der Entwicklung der regenerativen Medizin“, - kommentierte die Ergebnisse der Untersuchungen des Kopfes Direktor der Organgruppen und Neurogenese Professor Yoshiki Sasai (Yoshiki Sasai), MD, PhD, vom Zentrum für Entwicklungsbiologie, RIKEN Research Institute (RIKEN Center for Developmental Biology ), Japan. „Unser Ansatz eröffnet neue Perspektiven in der Anwendung komplexer Gewebe aus menschlichen Stammzellen für die Behandlung sowie für die medizinische Forschung zur Pathogenese und Entwicklung von Arzneimitteln im Zusammenhang.“

Während des Entwicklungsprozesses ist die Netzhaut ein lichtempfindliches Gewebe, das die innere Oberfläche des Auges auskleidet - es wird aus einer Struktur gebildet, die als Sicht- oder Augenglas bekannt ist. In der neuen Arbeit japanischer Forscher entstand diese Struktur spontan aus humanen embryonalen Stammzellen (hESCs) - Zellen, die aus menschlichen Embryonen stammen, die das Potenzial haben, sich in verschiedene Gewebe zu differenzieren. Dies wurde durch die Methoden der Zellkultivierung ermöglicht, die von Professor Sasai und seiner Gruppe optimiert wurden.

Zellen aus hESCs abgeleitet, organisiert in eine regelmäßige dreidimensionale Struktur mit zwei Schichten von Augenbecher, von denen eine große Menge an lichtempfindlichen Zellen enthält - Photorezeptoren. Da die Degeneration der Netzhaut in erster Linie eine Folge der Schädigung der Photorezeptoren ist, kann das gewonnene hESCs-Gewebe ein ideales Material für die Transplantation sein.

Das Studium japanischer Wissenschaftler eröffnet nicht nur weitere Perspektiven für den Einsatz von Stammzellen in der regenerativen Medizin, sondern wird zweifellos die Entwicklung eines solchen naturwissenschaftlichen Feldes wie der Entwicklungsbiologie beschleunigen. Im Verlauf der Experimente waren die Forscher davon überzeugt, dass das aus menschlichen embryonalen Stammzellen gebildete Augenglas viel dicker ist als das aus embryonalen Mausstammzellen gewonnene. Zusätzlich enthält es sowohl Stäbchen als auch Zapfen, während in Maus-ESCs eine Differenzierung zu Zapfen selten ist. Dies bedeutet, dass embryonale Zellen eine artspezifische Anleitung zur Erstellung dieser Augenstruktur tragen.

"Unsere Forschung öffnet den Weg, die Besonderheiten der Entwicklung des Auges zu verstehen, die für eine Person spezifisch sind, deren Studium bisher unmöglich war", ist sich Professor Sasai sicher.

Dies ist nicht der erste große Erfolg von Professor Sasais Gruppe. Ende letzten Jahres haben Wissenschaftler aus murinen embryonalen Stammzellen einen funktionellen anterioren Anteil der Hypophyse (Adenohypophyse) aufgebaut, der aus mehreren verschiedenen Arten von hormonproduzierenden Zellen besteht. Ein Artikel über die Ergebnisse dieser Arbeit Die Selbstbildung funktioneller Adenohypophyse in der dreidimensionalen Kultur wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.

Die Hypophyse ist eine kleine endokrine Drüse an der Basis des Gehirns, die mehrere wichtige Hormone produziert. Es ist besonders wichtig in der Zeit der frühen Entwicklung, und die Fähigkeit, seine Ausbildung im Labor nachzuahmen, wird Wissenschaftlern helfen, die Embryogenese besser zu verstehen. Störungen in der Hirnanhangsdrüse sind mit Wachstumsstörungen, wie zum Beispiel Gigantismus, und Sehstörungen einschließlich Erblindung verbunden.

Dieses Experiment wäre ohne eine dreidimensionale Zellkultur nicht möglich. Die Hypophyse ist ein eigenständiges Organ, aber für ihre Entwicklung werden chemische Signale von der unmittelbar darüber liegenden Hirnregion - dem Hypothalamus - benötigt. In einer dreidimensionalen Kultur könnten Wissenschaftler gleichzeitig zwei Arten von Gewebe nahe beieinander wachsen, was zu zwei Wochen lang selbstorganisierten Stammzellen in der Hypophyse führt.

Fluoreszenzfärbung zeigte, dass das gewachsene Hypophysengewebe die entsprechenden Biomarker exprimiert und für die Hypophysenvorderlappenhormone sekretiert. Die Forscher gingen sogar noch weiter und testeten die Funktionalität der von ihnen synthetisierten Organe und verpflanzten sie Mäusen, denen die Hypophyse entzogen war. Die Experimente endeten erfolgreich: Die biotechnologisch hergestellte Hypophyse stellte die Glukokortikoidhormone im Blut von Tieren wieder her und eliminierte Verhaltenssymptome wie Lethargie. Der Zustand von Mäusen mit implantierten Stammzellstrukturen, die nicht den notwendigen Signalfaktoren ausgesetzt waren und daher keine funktionelle Hypophyse wurden, verbesserte sich nicht.

Professor Sasai und seine Kollegen planen, das Experiment zu menschlichen Stammzellen zu wiederholen, und ihrer Meinung nach wird diese Arbeit mindestens drei Jahre dauern.

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