Επιστήμονες χρησιμοποίησαν βλαστοκύτταρα ασθενών και τρισδιάστατη βιοεκτύπωση για να παράγουν οφθαλμικό ιστό που θα βελτιώσει την κατανόηση των μηχανισμών νόσων που προκαλούν τύφλωση.
Ερευνητική ομάδα από το Εθνικό Ινστιτούτο Οφθαλμών (NEI), μέρος των βρετανικών Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας, εκτύπωσε έναν συνδυασμό κυττάρων που σχηματίζουν τον εξωτερικό φραγμό αίματος-αμφιβληστροειδούς: δηλαδή έναν οφθαλμικό ιστό που υποστηρίζει τους φωτοϋποδοχείς του αμφιβληστροειδούς.
Η τεχνική παρέχει μια θεωρητικά απεριόριστη παροχή ιστού, που προέρχεται από βλαστοκύτταρα του ίδιου του ασθενούς, για την μελέτη εκφυλιστικών ασθενειών του αμφιβληστροειδούς, όπως η ηλικιακή εκφύλιση της ωχράς κηλίδας (AMD).
«Γνωρίζουμε ότι η AMD ξεκινά από τον εξωτερικό φραγμό αίματος-αμφιβληστροειδούς», δήλωσε ο δρ. Kapil Bharti, επικεφαλής του τμήματος Ocular and Stem Cell Translational Research του ΝΕΙ. «Ωστόσο, οι μηχανισμοί έναρξης και εξέλιξης της AMD σε προχωρημένα ξηρά και υγρά στάδια παραμένουν ελάχιστα κατανοητοί λόγω της έλλειψης φυσιολογικά σχετικών ανθρώπινων μοντέλων».
Ο εξωτερικός φραγμός αίματος-αμφιβληστροειδούς αποτελείται από το χρωστικό επιθήλιο του αμφιβληστροειδούς (RPE), που διαχωρίζεται από την μεμβράνη του Bruch από το πλούσια σε αιμοφόρα αγγεία χοριοτριχοειδές. Η μεμβράνη του Bruch ρυθμίζει την ανταλλαγή θρεπτικών ουσιών και αποβλήτων μεταξύ του χοριοτριχοειδούς και της RPE.
Στην AMD, εναποθέσεις λιποπρωτεϊνών (drusen) σχηματίζονται έξω από την μεμβράνη του Bruch, εμποδίζοντας την λειτουργία του. Με την πάροδο του χρόνου, το RPE καταρρέει οδηγώντας σε εκφυλισμό των φωτοϋποδοχέων και απώλεια όρασης.
Ο δρ. Bharti και οι συνεργάτες του συνδύασαν τρεις ανώριμους τύπους χοριοειδικών κυττάρων σε μια υδρογέλη: περικύτταρα, ενδοθηλιακά κύτταρα και ινοβλάστες. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες εκτύπωσαν το τζελ σε ένα βιοδιασπώμενο ικρίωμα. Μέσα σε λίγες μέρες, τα κύτταρα άρχισαν να ωριμάζουν σε ένα πυκνό τριχοειδές δίκτυο.
Την 9η ημέρα, οι επιστήμονες έσπειραν επιθηλιακά κύτταρα με χρωστική ουσία αμφιβληστροειδούς στην άλλη πλευρά του ικριώματος. Ο εκτυπωμένος ιστός έφτασε σε πλήρη ωριμότητα την 42η ημέρα. Οι αναλύσεις ιστών και οι γενετικές και λειτουργικές εξετάσεις έδειξαν ότι ο εκτυπωμένος ιστός έμοιαζε και συμπεριφέρθηκε παρόμοια με τον φυσικό εξωτερικό φραγμό αίματος-αμφιβληστροειδούς.
Υπό επαγόμενο στρες, ο τυπωμένος ιστός εμφάνισε μοτίβα πρώιμης AMD, όπως εναποθέσεις drusen κάτω από το RPE και εξέλιξη σε όψιμο ξηρό στάδιο AMD, όπου παρατηρήθηκε υποβάθμιση του ιστού. Το χαμηλό οξυγόνο προκάλεσε υγρή εμφάνιση παρόμοια με την AMD, με υπερπολλαπλασιασμό των χοριοειδών αγγείων που μετανάστευσαν στη ζώνη υπο-RPE. Τα φάρμακα Anti-VEGF, που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία της AMD, κατέστειλαν την υπερανάπτυξη και την μετανάστευση αυτού του αγγείου και αποκατέστησαν την μορφολογία των ιστών.
«Με την εκτύπωση κυττάρων, διευκολύνουμε την ανταλλαγή κυτταρικών ενδείξεων που είναι απαραίτητες για την κανονική ανατομία του εξωτερικού φραγμού αίματος-αμφιβληστροειδούς», είπε ο δρ. Bharti.
Μεταξύ των τεχνικών προκλήσεων που αντιμετώπισε η ομάδα του δρ. Bharti ήταν η δημιουργία ενός κατάλληλου βιοδιασπώμενου ικριώματος και η επίτευξη ενός σταθερού μοτίβου εκτύπωσης μέσω της ανάπτυξης μιας ευαίσθητης στη θερμοκρασία υδρογέλης που πέτυχε διακριτές σειρές όταν ήταν κρύα αλλά διαλύονταν όταν το τζελ θερμαινόταν.
Η καλή συνοχή της επέτρεψε ένα πιο ακριβές σύστημα ποσοτικοποίησης των δομών των ιστών. Βελτιστοποίησαν επίσης την αναλογία κυτταρικού μείγματος περικυττάρων, ενδοθηλιακών κυττάρων και ινοβλαστών.
Ο συν-συγγραφέας της έρευνας, δρ. Marc Ferrer, διευθυντής του εργαστηρίου 3D Tissue Bioprinting στο Εθνικό Κέντρο Προώθησης Μεταφραστικών Επιστημών του NIH, και η ομάδα του παρείχαν τεχνογνωσία για τη βιοκατασκευή των εξωτερικών ιστών φραγμού αίματος-αμφιβληστροειδούς, μαζί με αναλυτικές μετρήσεις για να καταστεί δυνατός ο έλεγχος των φαρμάκων.
iatropedia.gr
