Zespół z Instytutu Hubrechta w Niderlandach jako pierwszy na świecie wyhodował w laboratoryjnym naczyniu gruczoły łzowe z ludzkich https://www.focus.pl/artykul/komorki-macierzyste-moga-pomoc-w-regeneracji-miesni-nog. Co więcej – naukowcom udało się sprawić, aby gruczoły zaczęły wytwarzać łzy. To bardzo istotne osiągnięcie, które może okazać się zbawienne w leczeniu chorób gruczołu łzowego i terapii regeneracyjnych oczu. Zaburzenia w pracy gruczołów łzowych na skutek schorzeń, obrażeń lub wypadków mogą powodować bolesną suchość oka. W skrajnych i rzadkich przypadkach, jak zespół Sjogrena (choroba autoimmunologiczna powodująca suchość oczu i jamy ustnej) prowadzącą nawet do utraty wzroku.
– Mamy nadzieję, że naukowcy wykorzystają nasz model do zidentyfikowania nowych opcji leczenia pacjentów z zaburzeniami gruczołu łzowego, testując nowe leki na organoidach pacjenta lub ekspandując zdrowe komórki i pewnego dnia wykorzystując je do przeszczepów – mówi genetyk molekularny Hans Clevers, główny autor badania.
Gruczoły łzowe umiejscowione są w oczodole tuż nad gałką oczną. Są narządami odpowiedzialnymi za nawilżanie oczu, a zaburzenia ich pracy prowadzą do problemów takich jak nadmierne łzawienie lub bolesna suchość oczu.
Obecne metody leczenia tzw. https://www.focus.pl/artykul/jak-zadbac-o-przemeczone-oczy obejmują głównie stosowanie kropli do oczu, ale też zabiegi chirurgiczne. Jedną z najbardziej fascynujących terapii jest stosowanie kropli wykonanych na bazie krwi pacjenta. Jednak nawet tak ekscytujące terapie są zwykle ograniczone.
Dlatego też naukowcy postanowili znaleźć skuteczny i długotrwały środek zaradczy. W swoich badaniach postanowili połączyć ze sobą ludzkie gruczoły łzowego z gruczołami myszy. Z pluripotencjalnych komórek macierzystych (takich, które mogą różnicować się w każdy typ komórek dorosłego organizmu) najpierw wyhodowano organoidy łzowe. To małe, trójwymiarowe struktury, które naśladują funkcję całego narządu. W laboratoryjnym naczyniu organoidy rozwinęły się i ukazały strukturę i funkcję całego organu.
Następnie, aby skłonić organoid do wytwarzania łez, naukowcy wystawili go na działanie noradrenaliny – neuroprzekaźnika, który wyzwala wydzielanie łez. Jak odnotowali: „organoidy puchły jak balon, gdy komórki produkowały łzy”.
– Wyzwaniem było doprowadzenie organoidów do płaczu, ponieważ jest to cecha charakterystyczna gruczołu łzowego. Musieliśmy zmodyfikować mieszankę czynników, w których rosną organoidy, aby stały się dojrzałymi komórkami, które mamy w naszych gruczołach łzowych i które są zdolne do płaczu – wyjaśnia Marie Bannier-Hélaouët, także z Instytutu Hubrechta.
Na tak wyhodowanych komórkach naukowcy przeprowadzili sekwencjonowanie mRNA, aby zidentyfikować wszystkie komórki gruczołu łzowego. W wyniku sekwencjonowania ustalono, że dwa różne typy komórek w gruczole łzowym (przewodowe i groniaste) wytwarzają różne składniki łez.
Następnie zespół wdrożył metodę CRISPR-Cas9 (metodę edycji genetycznej) w celu usunięcia genu o nazwie Pax6, który odgrywa kluczową rolę w rozwoju embrionalnym narządów, w tym oczu i gruczołów łzowych. Po usunięciu wskazanego genu, organoidy utraciły m.in. zdolność do wydzielania i produkcji łez. Podobnie jak we wspomnianym zespole Sjogrena, gdzie utratę Pax6 obserwuje się również w spojówce, tkance wyściełającej powieki i pokrywającej białka oczu. Naukowcy podkreślają więc, że wyhodowane w laboratorium organoidy ułatwią badania nad tą rzadką chorobą.
W kolejnym etapie badań zespół chciał przetestować możliwość wykorzystania sztucznie wyhodowanych organoidów łzowych w przeszczepach. Naukowcy pobrali część ludzkich komórek łzowych i przeszczepili je do mysiego gruczołu łzowego. W ciągu dwóch tygodni komórki przyjęły się i zintegrowały z gruczołem, tworząc struktury kanalików. Pozostały one w gruczole przez co najmniej dwa miesiące, w czasie których prowadzono obserwacje, a niektóre z ludzkich komórek nadal rosły i dzieliły się dwa miesiące po przeszczepie. Produkowały nawet białka łez.
Mimo tak obiecujących wyników, naukowcy z Niderlandów podkreślają, że przeszczep tkanki łzowej u ludzi jest bardzo odległy. Miną lata, zanim udoskonalone zostaną same organoidy. Potrzebne będą też testy na innych zwierzętach, zanim zabiegowi poddani zostaną pierwsi ludzie. W międzyczasie jednak badania zespołu mogą pomóc nam lepiej zrozumieć zaburzenia gruczołu łzowego i znaleźć nowe sposoby ich leczenia.