Выращивание глаз рыбы в чашке Петри из эмбриональных стволовых клеток

Исследователи из Центра изучения организмов (COS) Гейдельбергского университета впервые вырастили в чашке Петри из эмбриональных стволовых клеток костистых рыб сложную ткань сетчатки (ретинальные органоиды). До этого в органоидных исследованиях использовались стволовые клетки млекопитающих, включая человека.

Ключевые достижения:

  • Впервые показано, что стволовые клетки рыб (медаки и данио-рерио) в контролируемых лабораторных условиях способны формировать высокоорганизованные нейронные структуры.
  • Органоиды развиваются высоковоспроизводимо, надежно и очень быстро — сложная структура сетчатки формируется менее чем за неделю.
  • За 24 часа клетки от одного эмбриона самостоятельно агрегируют в одну крупную структуру сетчатки, которая за несколько дней образует слои различных клеточных типов: фоторецепторы, биполярные, амакриновые и ганглиозные клетки.

Преимущества и методы:

  • Главное преимущество рыбных органоидов — возможность прямого сравнения с живыми эмбрионами, которые у рыб развиваются вне матки.
  • Использовались плюрипотентные стволовые клетки эмбрионов медаки и данио-рерио.
  • Высокая эффективность процесса позволила генерировать сотни мелких ретинальных органоидов в день и точно определить условия формирования структур, напоминающих голову с двумя глазами.
  • С помощью флуоресцентной микроскопии на световом листе (light sheet fluorescence microscopy) подтверждено, что поведение клеток в культуре не отличается от их поведения в эмбрионе: клетки перемещаются по специфическим маршрутам к внешней периферии глазного зачатка и объединяются в так называемый глазной пузырёк.

Значение и выводы:

  • Сходство органоидов у эволюционно разных видов (медаки и данио-рерио) позволяет предположить, что молекулярные и генетические механизмы раннего развития глаза консервативны и сохранялись в эволюции независимо от влияния окружающей среды на эмбриональные клетки.
  • Модель открывает новые возможности для изучения фундаментальных механизмов развития сетчатки, манипулирования ими, а также для исследований происхождения болезней и тестирования лекарств.
  • Вопрос о способности эмбриональных стволовых клеток рыб в культуре формировать другие органоидные структуры, помимо сетчатки, остается открытым.