Ačkoliv sítnice v lidském oku slouží k zachycování světla, její laboratorní modely tráví většinu svého vývoje paradoxně ve tmě. Nová studie vědců z Lékařské fakulty Masarykovy univerzity v Brně přitom ukazuje, že právě světlo podporuje dozrávání světločivných buněk sítnice – fotoreceptorů. Zjištění může přispět k lepšímu modelování dědičných onemocnění oka nebo k testování nových léčiv, uvedl v tiskové zprávě mluvčí fakulty Václav Tesař s tím, že brněnští výzkumníci studii zveřejnili v odborném žurnálu Nature Communications.
Retinální organoidy, někdy označované jako mini sítnice, se v posledních letech staly důležitým nástrojem pro výzkum vývoje lidského oka a onemocnění sítnice
Využívají se také při testování nových léčebných přístupů a do budoucna by mohly sloužit jako zdroj buněk pro buněčnou terapii. Mají však jednu zásadní slabinu. Jejich buňky ani po mnoha měsících kultivace nedosahují stejného stupně vyzrálosti jako buňky lidské sítnice.
Model lidské sítnice kultivujeme prakticky celý jeho vývoj ve tmě, říká vědec Tomáš Bárta
„Přišlo nám paradoxní, že se snažíme v laboratoři vytvořit co nejvěrnější model lidské sítnice, ale přitom jej kultivujeme prakticky celý jeho vývoj ve tmě,“ uvedl výzkumník Tomáš Bárta z Lékařské fakulty Masarykovy univerzity v Brně. „Položili jsme si proto jednoduchou otázku: Co se stane, když vyvíjející se sítnici dáme přesně ten podnět, na který je přirozeně určena reagovat – světlo?“ dodal Bárta. Vědci vystavili mini sítnice různým režimům osvětlení a sledovali, jak světlo ovlivní jejich vývoj.
Nejvýraznější účinek výzkumníci pozorovali při pravidelně blikajícím světle
Už týden takové stimulace podpořil dozrávání fotoreceptorů – světločivných buněk sítnice. Ty vytvářely vyvinutější struktury pro zachycování světla a měnila se také aktivita genů spojených s jejich dozráváním a funkcí. Fotoreceptory vystavené světlu se navíc svými vlastnostmi více přibližovaly buňkám dospělé lidské sítnice než buňky kultivované ve tmě. Zlepšení se projevilo i ve fungování mini sítnice – vědci aktivitu nervových buněk měřili s pomocí tisíců mikroskopických elektrod a zjistili, že stimulace světlem zlepšila jejich odpovědi.
Světlo může být během vývoje fotoreceptorů víc než jen podnětem, který zachycují
„Nejpřekvapivější pro nás bylo, že světlo nevyvolalo jen krátkodobou reakci buněk. Ukazuje se tak, že světlo může být během vývoje fotoreceptorů víc než jen podnětem, který zachycují,“ dodal Bárta. Ten v Ústavu histologie a embryologie vede výzkumnou skupinu, která se zabývá tím, jakým způsobem kmenové buňky utvářejí právě sítnicové tkáně.
Výhodou světelné stimulace se stává její jednoduchost
„Při kultivaci buněk se často soustředíme na složení média a na molekuly, které jejich vývoj řídí. Někdy ale možná přehlížíme stejně důležitou část jejich přirozeného prostředí. V případě sítnice je takovým podnětem světlo,“ doplnil výzkumník. Výhodu světelné stimulace přitom představuje její jednoduchost. Nevyžaduje genetické zásahy do buněk ani přidávání dalších látek do kultivačního média a její intenzitu či režim lze přesně řídit a přizpůsobovat různým fázím vývoje mini sítnic.
Podobný závěr jako studie brněnských vědců publikovaná v žurnálu Nature Communications přinesla nezávisle také studie týmu z Radboud University Medical Center v nizozemském Nijmegenu
Zatímco vědci z Masarykovy univerzity zkoumali především účinek krátkodobé stimulace různými režimy světla, nizozemský tým vystavoval mini sítnice světlu pravidelně po dobu několika měsíců. „Dvě studie tak pomocí odlišných experimentálních přístupů ukazují na stejný princip: světlo nemusí být pro vyvíjející se fotoreceptory pouze podnětem, který zachycují, ale může zároveň ovlivňovat jejich dozrávání,“ upřesnil Tesař.
Schopnost připravit v laboratoři vyzrálejší fotoreceptory může zlepšit využití retinálních organoidů při studiu dědičných onemocnění sítnice a testování nových léčiv
Do budoucna by světelná stimulace mohla pomoci také s přípravou buněk vypěstovaných z kmenových buněk pro buněčné terapie degenerativních onemocnění sítnice. Nedostatečná vyzrálost těchto buněk totiž může představovat jednu z překážek úspěšné transplantace.
