Биоинженеры из Института детского здоровья UCL Great Ormond Street (UCL GOS ICH) вырастили «мини-глаза», которые впервые позволяют изучить и лучше понять развитие слепоты при редком генетическом заболевании, называемом синдромом Ашера.

Трехмерные мини-глаза, известные как органоиды, были выращены из стволовых клеток, полученных из образцов кожи, пожертвованных пациентами детской больницы на Грейт-Ормонд-стрит (GOSH). В здоровом глазу палочки — клетки, воспринимающие свет — расположены в задней части глаза в важной области, ответственной за обработку изображений, называемой сетчаткой. В этом исследовании, опубликованном в Stem Cell Reports , команда обнаружила, что они могут заставить клетки-палочки организовываться в слои, которые имитируют их организацию в сетчатке, создавая мини-глаз.

Эти мини-глаза — важный шаг вперед, потому что предыдущие исследования с использованием клеток животных не могли имитировать ту же потерю зрения, что и при синдроме Ашера .

Синдром Ушера является наиболее распространенной генетической причиной комбинированной глухоты и слепоты, поражающей примерно от трех до десяти человек на 100 000 человек во всем мире. Дети с синдромом Ушера типа 1 часто рождаются глубоко глухими, в то время как их зрение медленно ухудшается, пока они не ослепнут во взрослом возрасте.

Хотя кохлеарные имплантаты могут помочь при потере слуха, в настоящее время не существует способов лечения пигментного ретинита, который вызывает потерю зрения при синдроме Ашера. Хотя это исследование находится на ранних стадиях, эти шаги к пониманию состояния и тому, как разработать будущее лечение, могут дать надежду тем, кто должен потерять зрение.

Мини-глаза, разработанные в ходе этого исследования, позволяют ученым изучать светочувствительные клетки человеческого глаза на индивидуальном уровне и более подробно, чем когда-либо прежде. Например, используя мощное секвенирование РНК отдельных клеток, исследователи впервые смогли увидеть крошечные молекулярные изменения в палочках до их гибели.

Используя мини-глаза, команда обнаружила, что клетки Мюллера, отвечающие за метаболическую и структурную поддержку сетчатки, также вовлечены в синдром Ашера. Они обнаружили, что в клетках людей с синдромом Ашера аномально включены гены, отвечающие за реакцию на стресс и расщепление белков. Обращение вспять может стать ключом к предотвращению прогрессирования и ухудшения болезни.

Поскольку мини-глаза выращиваются из клеток, пожертвованных пациентами с генетической «ошибкой», которая вызывает синдром Ашера, и без нее, команда может сравнить здоровые клетки и те, которые приведут к слепоте.

Понимание этих различий может дать представление об изменениях, происходящих в глазах до того, как зрение ребенка начнет ухудшаться. В свою очередь, это может дать подсказки о наилучших целях для раннего лечения, что имеет решающее значение для обеспечения наилучшего результата.

Доктор Йе Чван Леонг, научный сотрудник UCL GOS ICH и первый автор, сказал: «Трудно изучать недоступные крошечные нервные клетки сетчатки пациента, поскольку они так сложно связаны и деликатно расположены в задней части глаза. небольшой биопсии кожи, теперь у нас есть технология перепрограммирования клеток в стволовые клетки, а затем создание выращенной в лаборатории сетчатки с той же ДНК и, следовательно, с теми же генетическими условиями, что и у наших пациентов».

Профессор Джейн Соуден, профессор биологии развития и генетики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и старший автор, сказала: «Мы очень благодарны пациентам и их семьям, которые жертвуют эти образцы для исследований, чтобы вместе мы могли углубить наше понимание генетических заболеваний глаз, таких как Синдром Ушера».

«Мы надеемся, что эти модели помогут нам однажды разработать методы лечения, которые смогут спасти зрение детей и молодых людей с синдромом Ашера».

Модель мини-глаза для глазных заболеваний также может помочь командам понять другие наследственные состояния, при которых происходит гибель палочек в глазу, например, формы пигментного ретинита без глухоты. Кроме того, технология, используемая для выращивания точных моделей заболеваний из клеток кожи человека, может быть использована для ряда других заболеваний — это область знаний Центра исследований редких заболеваний у детей имени Зайда при UCL GOS ICH.

Будущие исследования позволят создать мини-глаза из большего количества образцов пациентов и использовать их для определения методов лечения, например, путем тестирования различных лекарств. В будущем возможно будет редактировать ДНК пациента в определенных клетках его глаз, чтобы избежать слепоты.