TTrzywymiarowe, wyhodowane w laboratorium „mini-rogówki” przypominają rozwijającą się ludzką rogówkę, co czyni je potężnym nowym narzędziem do badania chorób rogówki, wynika z badań.

Prowadzone przez naukowców z NYU Langone Health prace obejmują rogówkę, najbardziej zewnętrzną, przezroczystą warstwę oka, która zagina światło na siatkówkę, aby mózg mógł przetwarzać obrazy. Zaburzenia rogówki są trzecią najczęstszą przyczyną ślepoty, a przeszczep rogówki od dawcy jest często jedyną dostępną opcją leczenia. Szacuje się, że ponad 12 milionów ludzi potrzebuje przeszczepów rogówki, niezaspokojonej potrzeby, która napędza badania nad komórkowymi terapiami regeneracyjnymi.

Opublikowane w PNAS Nexus, odkrycia obiecują pogłębienie wiedzy w tej dziedzinie na temat zdarzeń molekularnych związanych z rozwojem rogówki człowieka w macicy, wraz z wysiłkami na rzecz opracowania ulepszonych terapii zaburzeń rogówki, twierdzą autorzy badania. W przyszłości te organoidy mogą być źródłem komórek wykorzystywanych w terapii komórkowej chorób rogówki.

Aby przeprowadzić badanie, zespół badawczy zaprojektował organoidy rogówki, które w przeciwieństwie do tradycyjnych kultur komórkowych zawierających arkusz jednego typu komórek w naczyniu z substancjami odżywczymi, zamiast tego hodują komórki macierzyste z określonymi dostosowaniami składników odżywczych, tak że wiele typów komórek rozwija się i organizuje w trzy wymiary. Ponieważ wiele typów komórek oddziałuje warstwami, technologia lepiej naśladuje strukturę i funkcję tkanek, które modelują niż starsze metody.

„Nasze badanie jest pierwszym, w którym zbadano organoidy ludzkiej rogówki w rozdzielczości pojedynczej komórki” – mówi autor badania dr Shukti Chakravarti, profesor na wydziałach okulistyki i patologii w NYU Grossman School of Medicine. „Odczytując kod genetyczny zbudowany przez aktywne geny w tym modelu, odkryliśmy, że nasze organoidy zachowują się jak prawdziwe rogówki, które szybko dojrzewają w łonie matki”.

Wynik badania dotyczy ekspresji genów, w której instrukcje molekularne zakodowane w DNA aktywowanych genów są przekształcane w czasie rzeczywistym w pokrewne cząsteczki zwane informacyjnym RNA, w drodze do budowy białek, które pozwalają komórkom funkcjonować jako część tkanek. Zespół NYU Langone zastosował podejście zwane sekwencjonowaniem RNA pojedynczych komórek, aby określić specyficzne dla komórki geny aktywowane w organoidach ludzkiej rogówki pochodzących z laboratorium oraz w rogówkach pochodzących z trzech różnych ludzkich rogówek ze zwłok dorosłych.

Sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek ujawniło, że dorosłe rogówki składają się głównie z komórek nabłonka (warstwa zewnętrzna) i komórek zrębu (warstwa środkowa), a także z kilku komórek reprezentujących najbardziej wewnętrzny śródbłonek. Stwierdzono jednak, że badane organoidy zawierają obfitość komórek we wszystkich trzech warstwach. W sumie jedna trzecia do jednej czwartej rozwijających się komórek w organoidach miała sygnaturę śródbłonka. Co ciekawe, aktywowana sygnatura genowa organoidów przypominała sygnaturę rozwijającej się niedojrzałej rogówki.

„Te organoidy dają możliwość zbadania ekspresji genów podczas rozwoju” – powiedział dr Chakravarti. „Dzięki strukturom 3D i współistniejącym typom komórek umożliwiają badanie sygnalizacji komórkowej i interakcji między komórkami w bardziej naturalnym środowisku”.

Oprócz zrozumienia rozwoju ludzkiej rogówki, badane organoidy zapewnią system badań przesiewowych pod kątem potencjalnych terapii chorób genetycznych w przyszłości, przy niższych kosztach niż tradycyjne badania na myszach.

Wraz z dr Chakravarti, inni autorzy z NYU Langone to dr George Maiti i MS Nan Hu z Wydziału Okulistyki; dr Igor Dołgalew w Laboratoriach Bioinformatyki Stosowanej; oraz dr Aristotelis Tsirigos z Laboratoriów Bioinformatyki Stosowanej oraz Wydziałów Medycyny i Patologii. Inni autorzy to dr Maithê Rocha Monteiro de Barros z Uniwersytetu Columbia; Mona Roshan, MD i Karl J. Wahlin, PhD, z University of California, San Diego; oraz dr James W. Foster z Johns Hopkins School of Medicine. Finansowanie badania zostało zapewnione przez granty National Institutes of Health R01EY030917 i R01EY026104.

Zapytania mediów

Grega Williamsa
Telefon: 212-404-3500
gregory.williams@nyulangone.org