Το πρώτο «τεχνητό» μάτι

Σε ιαπωνικό εργαστήριο δημιούργησαν αμφιβληστροειδή χιτώνα από βλαστοκύτταρα
Στην προφητική ταινία του Ρίντλεϊ Σκοτ «Blade Runner» υπάρχει μια εντυπωσιακή σκηνή, όπου τα ανδροειδή επισκέπτονται μια κινεζική «βιοτεχνία» κατασκευής ανθρώπινων ματιών.
Οταν προβλήθηκε η ταινία, το 1982, ακόμη και η δυνατότητα κατασκευής πολύπλοκων ανθρώπινων οργάνων σε βιοτεχνολογικά εργαστήρια ήταν απλώς ένα ευφάνταστο σενάριο επιστημονικής φαντασίας. Σήμερα, αντίθετα, αποτελεί μια ρεαλιστικότατη προοπτική που αφορά το άμεσο βιοτεχνολογικό μας μέλλον.

Αν ρωτούσαμε έναν ειδικό: «είναι εφικτή, στο άμεσο μέλλον, η δημιουργία στο εργαστήριο ενός ανθρώπινου ματιού;», η απάντηση πριν από λίγους μήνες θα ήταν αρνητική. Πριν από τρεις εβδομάδες, ωστόσο, ανακοινώθηκε επίσημα η δημιουργία σε «δοκιμαστικό σωλήνα» του πρώτου αμφιβληστροειδούς χιτώνα ενός θηλαστικού, και συγκεκριμένα ενός ποντικού!

Ο αμφιβληστροειδής του ματιού -τόσο των ποντικών όσο και των ανθρώπων- αποτελεί προέκταση του κεντρικού νευρικού τους συστήματος. Είναι μια πολύπλοκη ιστολογικά δομή που περιέχει διάφορα νευρικά κύτταρα (φωτοϋποδοχείς, δίπολα και γαγγλιακά κύτταρα), η λειτουργία των οποίων είναι αποφασιστικής σημασίας για την όραση.

Ο αμφιβληστροειδής είναι η ενεργητικότατη πύλη εισόδου κάθε οπτικού ερεθίσματος: οι νευρώνες που τον αποτελούν δεν προσλαμβάνουν παθητικά τα οπτικά ερεθίσματα αλλά, αντίθετα, τα υποβάλλουν σε μια πρώτη επεξεργασία πριν τα μεταβιβάσουν στα ανώτερα οπτικά κέντρα του εγκεφάλου. Η δημιουργία στο εργαστήριο ενός τόσο πολύπλοκου βιολογικού ιστού ανοίγει προφανώς το δρόμο σε ασύλληπτες βιοϊατρικές εφαρμογές.

Αναγνωρίζοντας τη σημασία και τις προοπτικές αυτής της ιαπωνικής ανακάλυψης, η συντακτική ομάδα του εβδομαδιαίου επιστημονικού περιοδικού «Nature» αφιέρωσε σ' αυτή την έρευνα το εξώφυλλο του τεύχους της πρώτης εβδομάδας του Απριλίου.

Η συνταγή της επιτυχίας

Τι ακριβώς όμως πέτυχαν οι Ιάπωνες ερευνητές και πώς έφθασαν σ' αυτό το εντυπωσιακό αποτέλεσμα; Ούτε λίγο ούτε πολύ, κατάφεραν να δημιουργήσουν στο εργαστήριο έναν διαφοροποιημένο αμφιβληστροειδή χιτώνα ματιού ενός ποντικού μέσω της καλλιέργειας κάποιων αδιαφοροποίητων βλαστικών κυττάρων που τα είχαν αφαιρέσει από έμβρυο ποντικού.

Οταν τοποθέτησαν αυτά τα πολυδύναμα εμβρυϊκά κύτταρα σε μια καλλιέργεια πλούσια σε πρωτεΐνες και άλλους διαφοροποιητικούς χημικούς παράγοντες, οι ερευνητές διαπίστωσαν έκπληκτοι ότι, έπειτα από δέκα μέρες, αυτό το αρχικά άμορφο συσσωμάτωμα βλαστοκυττάρων άρχιζε να διαφοροποιείται αυθόρμητα και, όπως τα κομμάτια ενός παζλ, τα διαφοροποιημένα κύτταρα συνενώνονταν σχηματίζοντας σταδιακά την τρισδιάστατη οπτική καλύπτρα από την οποία προκύπτει ο περίπλοκος αμφιβληστροειδής χιτώνας.

Από καιρό ήταν γνωστές οι «μαγικές» ικανότητες των εμβρυϊκών βλαστοκυττάρων: να αυτοπολλαπλασιάζονται και να διαφοροποιούνται σε κάθε τύπο κυττάρων που συγκροτούν τους ιστούς του οργανισμού.

Κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης, τα αρχικά «ολοδύναμα» βλαστικά κύτταρα του εμβρύου μετατρέπονται (μετά τις τρεις-τέσσερις πρώτες ημέρες) σε «πολυδύναμα» βλαστικά κύτταρα, τα οποία μπορούν να διαφοροποιούνται μόνο σε ορισμένους τύπους κυττάρων. Αυτή η προοδευτική μείωση της πολυδυναμίας, καθώς ολοκληρώνεται η ανάπτυξη του οργανισμού, επέβαλε στους Ιάπωνες ερευνητές να χρησιμοποιήσουν εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα.

Η έρευνα πραγματοποιήθηκε σε ένα από τα μεγαλύτερα ερευνητικά κέντρα της Ιαπωνίας, στο Ινστιτούτο RIKEN (στο Center for Developmental Biology, που βρίσκεται στο Κόμπε). Στην ερευνητική ομάδα συμμετείχαν ειδικοί από διάφορους τομείς των βιοεπιστημών (γενετιστές, αναπτυξιακοί βιολόγοι, βιοχημικοί και βιοτεχνολόγοι), με επικεφαλής τον καθηγητή Γιοσίκι Σασάι (Yoshiki Sasai).

Πολλά όμως σημεία αυτής της πρωτοποριακής έρευνας παραμένουν ακόμη σκοτεινά και θα πρέπει στο άμεσο μέλλον να διαφωτιστούν από περαιτέρω έρευνες. Πράγματι, υπάρχουν δύο διαφορετικής τάξης προβλήματα που σχετίζονται με τις εφαρμογές αυτής της τεχνικής σε ανθρώπινα βλαστικά κύτταρα. Κατ' αρχάς θα πρέπει να υπάρχουν εγγυήσεις ότι η χρήση τέτοιων πολυδύναμων βλαστοκυττάρων δεν θα οδηγήσει -όπως δυστυχώς συμβαίνει πολύ συχνά- σε άναρχους πολλαπλασιασμούς και νεοπλασίες. Δεύτερον, η αυθόρμητη συγκρότηση των διαφοροποιημένων κυττάρων θα πρέπει να οδηγεί σε έναν λειτουργικό αμφιβληστροειδή ιστό, ικανό να επιτελεί αμφότερες τις φυσιολογικές λειτουργίες του: τόσο την πρόσληψη όσο και την επιλεκτική μετάδοση των οπτικών ερεθισμάτων.

Αυθόρμητη συγκρότηση

Το βέβαιο είναι ότι τα μέχρι στιγμής αποτελέσματα των ερευνών τους έχουν αφήσει άφωνους τους Ιάπωνες ειδικούς. Δεν πίστευαν ότι τα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα θα ήταν σε θέση να δημιουργήσουν εκτός οργανισμού ένα διαφοροποιημένο ιστό. Εντούτοις, όπως διαπίστωσαν, τα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα μπορούν να διαφοροποιούνται, να συντονίζονται μεταξύ τους και να οργανώνονται αυθόρμητα σε ιστούς.

Μέχρι σήμερα, όπως παραδέχονται στο σχετικό άρθρο τους οι Ιάπωνες ειδικοί, «παραμένει ασαφές το πώς επιμέρους και τοπολογικά μη συσχετιζόμενα τμήματα είναι σε θέση να οργανώνονται με συντονισμένο τρόπο ώστε να σχηματίζουν ένα πλήρες όργανο. Η γένεση ενός οργάνου είναι όντως μια διεργασία που προϋποθέτει μια περίπλοκη σκηνοθετική πρακτική, η οποία ελέγχει το πώς διαφορετικοί τύποι κυττάρων αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέχρι να προκύψει μια συλλογική συμπεριφορά ικανή να διαμορφώνει τους ιστούς».

Ωστόσο, η έρευνα αυτή υποδεικνύει ότι δεν απαιτείται κανένα εξωτερικό πρότυπο για το σχηματισμό και τη συγκρότηση των σύνθετων ιστολογικών δομών του ματιού. Απ' ό,τι φαίνεται, τα βλαστοκύτταρα μοιάζουν ικανά να αυτοοργανώνονται σε τρισδιάστατες δομές, σύμφωνα με ένα «εσωτερικό πρόγραμμα» ικανό να κατευθύνει ομαδικά τη διαφοροποίηση και οργάνωσή τους σε ιστούς.

Είναι λοιπόν φανερό το γιατί αυτή η απρόσμενη και «αυθόρμητη» ικανότητα οργάνωσης των εμβρυϊκών βλαστοκυττάρων έχει δημιουργήσει μεγάλο ενθουσιασμό και έχει αρχίσει να γεννά πολλές -και επιτέλους βάσιμες- ελπίδες για τη μελλοντική δημιουργία «τεχνητών» ιστών του οπτικού οργάνου, οι οποίοι, εφόσον μεταμοσχευθούν επιτυχώς, ενδέχεται να οδηγήσουν στην πλήρη αντικατάσταση των κατεστραμμένων από κάποια ασθένεια ή τραυματισμό ιστών του ματιού, και συνεπώς στη μερική ή ολική επανάκτηση της όρασης.

Πηγη : enet.gr