Μια νέα διαδικασία επιτρέπει στους ερευνητές να παράγουν δέρμα από αδιαφοροποίητα κύτταρα. Εκτός από ένα εργαλείο για τη μελέτη του τρόπου ανάπτυξης του δέρματος, αυτά τα οργανοειδή του δέρματος θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως πηγή μοσχευμάτων, καθώς και για διαλογή και δοκιμές θεραπειών φαρμάκων.
Το δέρμα είναι το μεγαλύτερο όργανο του σώματος. Είναι επίσης πολυεπίπεδη και πολυλειτουργική, ενεργεί ως προστατευτικό φράγμα, βοηθώντας στον έλεγχο της θερμοκρασίας του σώματος και προκαλεί αίσθηση. Αν και τα εξωτερικά στρώματα του δέρματος έχουν αναπτυχθεί σε εργαστήρια για δεκαετίες, μέχρι στιγμής οι επιστήμονες δεν μπόρεσαν να αναδημιουργήσουν αυτό το όργανο, με τα θυλάκια και τους αδένες του, σε ένα πιάτο.
Τώρα, ο Karl Koehler στο Παιδικό Νοσοκομείο της Βοστώνης, και οι συνεργάτες του, κατάφεραν να δημιουργήσουν δερματικά οργανοειδή, κατευθύνοντας τη διαφοροποίηση των ανθρώπινων πολυδύναμων βλαστικών κυττάρων σε ένα σύστημα καλλιέργειας 3D.
Επειδή τα κύτταρα που σχηματίζουν τα κύρια στρώματα του δέρματος (επιδερμίδα και δέρμα) προέρχονται από διαφορετικούς τύπους κυττάρων στο πρώιμο έμβρυο, οι συγγραφείς έπρεπε πρώτα να βελτιστοποιήσουν τις συνθήκες ανάπτυξης. Η διαδοχική προσθήκη αυξητικών παραγόντων προκάλεσε τη διαφοροποίηση των ανθρώπινων πολυδύναμων βλαστικών κυττάρων σε μη νευρωνικό εξώδερμα. Αυτό προκάλεσε επιδερμικά κύτταρα και κύτταρα κρανιακού νευρικού λοφίου, τα οποία δημιούργησαν κύτταρα του δέρματος στο πρόσωπο.
Αφού τα κύτταρα μεγάλωσαν για 70 ημέρες ως σφαιρικά συσσωματώματα, τα πρώτα θυλάκια των τριχών παρατηρήθηκαν στην επιφάνεια μαζί με μερικούς σχετικούς ιστούς όπως σμηγματογόνους αδένες, νεύρα, μυς και λίπος. «Ήμασταν πραγματικά έκπληκτοι να βλέπουμε τα μαλλιά να μεγαλώνουν στο πιάτο μας», λέει ο Koehler. «Καθώς επαναλάβαμε τα πειράματα, μάθαμε πώς η διαδικασία μιμείται στενά την ακολουθία της ανάπτυξης του δέρματος του ανθρώπινου εμβρύου».
Για να διερευνήσει περαιτέρω την κυτταρική σύνθεση των οργανοειδών του δέρματος, η ομάδα πραγματοποίησε αλληλουχία RNA μονοκυττάρων σε διάφορα χρονικά σημεία. Εντόπισαν τέσσερις κύριους υποτύπους κυττάρων, αλλά τους βρήκαν σε ελαφρώς διαφορετικές αναλογίες μεταξύ των οργανοειδών. Παρά αυτήν την μεταβλητότητα, οι υπογραφές γονιδιακής έκφρασης δείχνουν ότι τα οργανοειδή μιμούνται το δέρμα του προσώπου. Η εφαρμογή του πρωτοκόλλου θα μπορούσε να δημιουργήσει δέρμα με τα χαρακτηριστικά άλλων μερών του σώματος και θα μπορούσε να ρίξει νέο φως στους μηχανισμούς που εμπλέκονται στην ανάπτυξη του δέρματος.
Για να διερευνήσουν το θεραπευτικό δυναμικό αυτών των δερματικών οργανοειδών, οι συγγραφείς τις μεταμόσχευσαν σε ποντίκια με ανοσοανεπάρκεια. Ακριβώς πάνω από τα μισά μοσχεύματα βλάστησαν τα μαλλιά, επισημαίνοντας τη συναρπαστική πιθανότητα χρήσης οργανοειδών του δέρματος για την επούλωση τραυμάτων ή την παραγωγή μαλλιών σε φαλακρές κεφαλές.
Οι συγγραφείς επισημαίνουν επίσης ότι τα οργανοειδή του δέρματος που δημιουργούνται από ασθενείς με γενετικές δερματικές διαταραχές ή καρκίνους του δέρματος θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο της αποτελεσματικότητας και της τοξικότητας του φαρμάκου, επιταχύνοντας την ανακάλυψη νέων θεραπειών.
«Τα επόμενα βήματα θα είναι να κατανοήσουμε καλύτερα πώς τα οργανοειδή του δέρματος μπορεί να αντιδράσουν με το ανοσοποιητικό σύστημα ενός ασθενούς», λέει ο Koehler. «Η πορεία προς την κλινική θα είναι δύσκολη, αλλά αυτά τα πρώιμα αποτελέσματα είναι αρκετά υποσχόμενα.
βιβλιογραφικές αναφορές
- Lee, J., Rabbani, CC, Gao, Η. Et al. Ανθρώπινο δέρμα με μαλλιά που παράγεται εξ ολοκλήρου από πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα. Φύση 582, 399-404 (2020). | άρθρο
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου