Badanie pokazuje nowy sposób na odwrócenie genetycznej ślepoty u ssaka
Fotoreceptory są komórki siatkówka (tył oka), które po aktywacji wysyłają sygnał do mózg. Fotoreceptory czopkowe są niezbędne do widzenia w dzień, postrzegania kolorów i ostrości wzroku. Szyszki te wygasają, gdy choroby oczu osiągną późniejszy etap. Podobnie jak nasze komórki mózgowe, fotoreceptory nie regenerują się, tzn. gdy dojrzeją, przestają się dzielić. Zatem zniszczenie tych komórek może pogorszyć widzenie, a czasami nawet spowodować ślepotę. Naukowcom wspieranym przez Narodowy Instytut Oka należący do Narodowych Instytutów Zdrowia USA udało się wyleczyć wrodzona ślepota u myszy poprzez przeprogramowanie komórek pomocniczych w siatkówce – zwanych glejem Müllera – i przekształcenie ich w fotoreceptory pręcikowe w badaniu opublikowanym w Natura. Te pręciki są jednym z rodzajów komórek receptorów światła, które są zwykle używane do widzenia w słabym świetle, ale są również widoczne w celu ochrony fotoceptorów stożkowych. Naukowcy zrozumieli, że jeśli te pręciki można zregenerować wewnętrznie w oku, jest to możliwe leczenie wielu oczu choroby w którym dotknięte są głównie fotoreceptory.
Od dawna ustalono, że Müller glej ma silny potencjał regeneracyjny u innych gatunków, takich jak danio pręgowany, który jest doskonałym organizmem modelowym do badań. Gleje Müllera dzielą się i regenerują w odpowiedzi na uszkodzenie oka płazów u danio pręgowanego. Przekształcają się również w fotoreceptory i inne neurony oraz zastępują uszkodzone lub utracone neurony. Dlatego też danio pręgowany może ponownie widzieć nawet po poważnym urazie siatkówki. W przeciwieństwie do tego, oczy ssaków nie naprawiają się w ten sposób. Gleje Müllera wspierają i odżywiają otaczające komórki, ale nie regenerują neuronów w tym tempie. Po urazie odtwarzana jest tylko niewielka liczba komórek, co może nie być w pełni użyteczne. Podczas przeprowadzania eksperymentów laboratoryjnych glej ssaka Müllera może naśladować glej danio pręgowanego, ale dopiero po pewnym uszkodzeniu tkanki siatkówki, co nie jest wskazane, ponieważ będzie to miało efekt przeciwny do zamierzonego. Naukowcy szukali sposobu na przeprogramowanie gleju Müllera u ssaków tak, aby stał się fotoreceptorem pręcikowym bez powodowania uszkodzeń siatkówki. To byłby mechanizm samonaprawy ssaka.
Na pierwszym etapie przeprogramowania badacze wstrzyknęli do oczu myszy gen, który aktywował białko beta-kateniny, co spowodowało podział gleju Mullera. W drugim etapie po kilku tygodniach wstrzyknęli czynniki, które stymulowały nowo podzielone komórki do dojrzewania do fotoreceptorów pręcikowych. Nowo utworzone komórki były następnie śledzone wizualnie za pomocą mikroskopu. Te nowe fotoreceptory pręcikowe, które zostały stworzone, miały podobną strukturę do prawdziwych i mogły wykrywać wchodzące światło. Ponadto utworzono również struktury synaptyczne lub sieć umożliwiającą pręcikom łączenie się z innymi komórkami wewnątrz siatkówki w celu przekazywania sygnałów do mózgu. Aby przetestować działanie tych fotoreceptorów pręcikowych, przeprowadzono eksperymenty na myszach cierpiących na wrodzoną ślepotę – myszach urodzonych niewidomych pozbawionych działających fotoreceptorów pręcikowych. Chociaż te ślepe myszy miały pręciki i czopki, brakowało im dwóch krytycznych genów, które umożliwiają fotoreceptorom przekazywanie sygnałów. Fotoreceptory pręcikowe rozwijały się w podobny sposób u ślepych myszy, pełniących podobną funkcję jak u myszy normalnych. Zaobserwowano aktywność w części mózgu, która odbiera sygnały wzrokowe, gdy te myszy zostały wystawione na działanie światła. Tak więc nowe pręty zostały podłączone, aby skutecznie przesyłać wiadomości do mózgu. Nadal należy przeanalizować, czy nowe pręciki rozwijają się i funkcjonują prawidłowo w chorym oku, w którym komórki siatkówki nie łączą się lub nie oddziałują prawidłowo.
To podejście jest mniej inwazyjne i szkodliwe niż inne zabiegi dostępne, jak wprowadzanie komórek macierzystych do siatkówki w celu regeneracji i stanowi krok naprzód w tej dziedzinie. Trwają eksperymenty mające na celu ocenę, czy myszy niewidome od urodzenia odzyskały zdolność wykonywania zadań wzrokowych, np. biegania przez labirynt. W tym momencie wygląda na to, że myszy postrzegały światło, ale nie były w stanie rozróżnić kształtów. Naukowcy chcieliby przetestować tę technikę na ludzkiej tkance siatkówki. Badanie to przyspieszyło nasze wysiłki w kierunku terapii regeneracyjnych ślepota spowodowane genetycznymi chorobami oczu, takimi jak barwnikowe zwyrodnienie siatkówki, chorobami i urazami związanymi z wiekiem.
***
{Możesz przeczytać oryginalną pracę naukową, klikając link DOI podany poniżej na liście cytowanych źródeł}
Źródło (s)
Yao K i in. 2018. Przywrócenie widzenia po genezie de novo fotoreceptorów pręcikowych w siatkówkach ssaków. Natura. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0425-3
***
