Οι επιστήμονες δημιουργούν πρώτα τον ανθρώπινο οισοφάγο στα βλαστικά κύτταρα
Για πρώτη φορά, οι ερευνητές κατάφεραν να δημιουργήσουν έναν ανθρώπινο οισοφάγο στο εργαστήριο. Αυτό μπορεί να ανοίξει το δρόμο για νέες, αναγεννητικές θεραπείες.
Ο οισοφάγος είναι ο μυϊκός σωλήνας που μετακινεί τα τρόφιμα και τα υγρά που καταναλώνουμε από το λαιμό μας μέχρι το στομάχι μας.
Αυτό το όργανο αποτελείται από διαφορετικούς τύπους ιστών, συμπεριλαμβανομένων μυών, συνδετικού ιστού και βλεννογόνου.
Οι επιστήμονες στο Παιδικό Κέντρο για τα Βλαστοκύτταρα και την Οργανοειδή του Cincinnati (CuSTOM) στο Οχάιο έχουν αναπτύξει τεχνητά αυτούς τους ιστούς στο εργαστήριο χρησιμοποιώντας πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα ή βλαστικά κύτταρα που μπορούν να πάρουν οποιαδήποτε μορφή και να δημιουργήσουν οποιονδήποτε ιστό στο σώμα.
Η ομάδα - την οποία ηγήθηκε ο Jim Wells, Ph.D., επικεφαλής επιστημονικός αξιωματούχος της CuSTOM - μεγάλωσε πλήρως τους ανθρώπινους οισοφάγους στο εργαστήριο και περιέγραψε λεπτομερώς τα ευρήματά της σε μια δημοσίευση στο περιοδικό Κύτταρο Βλαστοκύτταρο.
Εξ όσων γνωρίζουν, είναι η πρώτη φορά που επιτεύχθηκε ένα τέτοιο επίτευγμα χρησιμοποιώντας μόνο πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα.
Τα οργανοειδή του οισοφάγου που αναπτύσσονται στο εργαστήριο μπορεί να βοηθήσουν στη θεραπεία μιας σειράς καταστάσεων, όπως ο καρκίνος του οισοφάγου και η γαστροοισοφαγική παλινδρόμηση (GERD).
Μπορούν επίσης να βοηθήσουν στη θεραπεία πιο σπάνιων συγγενών παθήσεων, όπως η οισοφαγική αθηρία (μια κατάσταση στην οποία ο άνω οισοφάγος δεν συνδέεται με τον κάτω οισοφάγο) και οισοφαγική αχαλασία (όπου ο οισοφάγος δεν συστέλλεται και έτσι δεν μπορεί να περάσει τροφή).
Σύμφωνα με πρόσφατες εκτιμήσεις, η GERD - επίσης γνωστή ως παλινδρόμηση οξέος - επηρεάζει περίπου το 20% του πληθυσμού των Ηνωμένων Πολιτειών. Το 2018, περισσότερα από 17.000 άτομα στις ΗΠΑ θα αναπτύξουν καρκίνο του οισοφάγου.
Όπως εξηγούν οι Wells και η ομάδα τους στην εργασία τους, έχοντας ένα πλήρως λειτουργικό μοντέλο του ανθρώπινου οισοφάγου - με τη μορφή οργανοειδούς εργαστηρίου - συμβάλλει στην καλύτερη κατανόηση αυτών των ασθενειών.
Τα ευρήματα μπορεί επίσης να οδηγήσουν σε καλύτερες θεραπείες χρησιμοποιώντας αναγεννητική ιατρική.
Η βασική πρωτεΐνη βοηθά τους επιστήμονες να αναπτύξουν τον οισοφάγο
Καθώς προσπαθούσαν να σχηματίσουν τα οργανοειδή, οι Wells και η ομάδα εστίασαν σε μια πρωτεΐνη που ονομάζεται Sox2 και το γονίδιο που την κωδικοποιεί. Προηγούμενη έρευνα είχε δείξει ότι η διακοπή αυτής της πρωτεΐνης οδηγεί σε μια σειρά καταστάσεων οισοφάγου.
Οι επιστήμονες καλλιέργησαν ανθρώπινα κύτταρα ιστών, καθώς και κύτταρα από τους ιστούς ποντικών και βατράχων, για να εξετάσουν πιο στενά τον ρόλο του Sox2 στην εμβρυϊκή ανάπτυξη του οισοφάγου.
Η ομάδα αποκάλυψε ότι το Sox2 οδηγεί στο σχηματισμό οισοφαγικών κυττάρων αναστέλλοντας ένα άλλο γενετικό μονοπάτι που θα "πει" τα βλαστικά κύτταρα να σχηματιστούν σε αναπνευστικά κύτταρα.
Ήθελαν επίσης να μελετήσουν τις επιπτώσεις της στέρησης Sox2 σε αυτά τα βασικά αναπτυξιακά στάδια. Το πείραμα αποκάλυψε ότι η απώλεια του Sox2 είχε ως αποτέλεσμα μια μορφή οισοφαγικής αθηρίας στα ποντίκια.
Τέλος, κατάφεραν να δημιουργήσουν οργανοειδή οισοφάγου μήκους 300-800 μικρομέτρων σε 2 μήνες. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες δοκίμασαν τη σύνθεση των εργαστηριακών ιστών και τη συνέκριναν με εκείνη του ανθρώπινου οισοφάγου ιστού που ελήφθη από βιοψίες.
Ο Wells και η ομάδα αναφέρουν ότι οι δύο τύποι ιστών είχαν πολύ παρόμοια σύνθεση. Ο Wells σχολιάζει την κλινική σημασία των οργανοειδών, λέγοντας:
"Εκτός από το ότι είναι ένα νέο μοντέλο για τη μελέτη γενετικών ανωμαλιών όπως η οισοφαγική ατερία, τα οργανοειδή μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη ασθενειών όπως ηωσινοφιλική οισοφαγίτιδα και μεταπλασία του Barrett, ή για βιοενισχυτικό γενετικά αντιστοιχισμένο οισοφάγο ιστό για μεμονωμένους ασθενείς."
«Οι διαταραχές του οισοφάγου και της τραχείας είναι αρκετά διαδεδομένες σε άτομα που τα οργανοειδή μοντέλα του ανθρώπινου οισοφάγου θα μπορούσαν να είναι πολύ ευεργετικά».
Jim Wells, Ph.D.
