Είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες μπόρεσαν να αναπτύξουν ανθρώπινο οισοφαγικό ιστό εξ ολοκλήρου από πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα (PSCs), τα οποία μπορούν να σχηματίσουν οποιοδήποτε τύπο ιστού στο σώμα.
Οι επιστήμονες που εργάζονται για τη βιο-μηχανική ολοκλήρωση του ανθρώπινου γαστρεντερικού συστήματος σε ένα εργαστήριο ανακοίνωσαν τη χρήση πολυδύναμων βλαστικών κυττάρων για την ανάπτυξη ανθρώπινων οισοφαγικών οργανοειδών.
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Cell Stem Cell από τους ερευνητές του Κέντρου Παιδιών του Κινκινάτι. Το κέντρο αναπτύσσει νέους τρόπους για να μελετήσει γενετικές ανωμαλίες και ασθένειες που πλήττουν εκατομμύρια ανθρώπους με γαστρεντερικές διαταραχές, όπως γαστρική παλινδρόμηση, καρκίνο κλπ.
Το έργο οδηγεί σε νέες εξατομικευμένες διαγνωστικές μεθόδους και επικεντρώνεται εν μέρει στην ανάπτυξη αναγεννητικών θεραπειών ιστών για θεραπεία ή θεραπευτικές διαταραχές GI.
Οι επιστήμονες έχουν ήδη χρησιμοποιήσει τα PSC για να βιοτεχνοποιήσουν το ανθρώπινο έντερο, το στομάχι, το παχύ έντερο και το ήπαρ.
Ο οισοφάγος είναι ένας μυϊκός σωλήνας που ξεκινά από το στόμα και καταλήγει στο στομάχι. Το όργανο μπορεί να επηρεαστεί από συγγενείς ασθένειες, όπως οισοφαγική αθησία – στένωση ή δυσπλασία του οισοφάγου που προκαλείται από γενετικές μεταλλάξεις.
Επιπλέον, υπάρχουν πολλές ασθένειες που μπορούν να προσβάλουν τους ανθρώπους αργότερα στη ζωή. Ορισμένοι περιλαμβάνουν καρκίνο του οισοφάγου, γαστροοισοφαγική παλινδρόμηση (GERD) ή σπάνια πάθηση που ονομάζεται achalasia – μια ασθένεια που επηρεάζει τους μυς του κάτω οισοφάγου που εμποδίζει τη συστολή του οργάνου και τη διέλευση των τροφίμων.
Όλες οι συνθήκες χρειάζονται καλύτερες θεραπείες, σημειώνουν οι ερευνητές. Αυτό απαιτεί μια πιο ακριβή κατανόηση των γενετικών και βιοχημικών μηχανισμών πίσω από την αιτία τους – μια ανάγκη γεμάτη από την ικανότητα να παράγουν και να μελετούν εύρωστα, λειτουργικά, γενετικά εναρμονισμένα πρότυπα ιστού ανθρώπινου οισοφάγου που μπορούν να αναπτυχθούν από τα κύτταρα του ατόμου.
Οι επιστήμονες θεμελίωσαν τη νέα τους μέθοδο για τη χρήση ανθρώπινων PSC σε γενικά οισοφαγικά οργανοειδή με ακριβείς χρονομετρημένους χειρισμούς βημάτων από γενετικά και βιοχημικά σήματα που σχηματοποιούν και σχηματίζουν εμβρυϊκούς ενδοδερμικούς και ιστούς πρώτων υλών.
Επικεντρώθηκαν εν μέρει στο γονίδιο Sox2 και στη σχετιζόμενη πρωτεΐνη του – οι οποίες είναι ήδη γνωστό ότι προκαλούν οισοφαγικές παθήσεις όταν διακόπτεται η λειτουργία τους. – Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ποντίκια, βατράχια και καλλιέργειες ανθρώπινων ιστών για να εντοπίσουν άλλα γονίδια και μοριακά μονοπάτια που ρυθμίζονται από το Sox2 κατά τη διάρκεια του σχηματισμού οισοφάγου.
Οι επιστήμονες αναφέρουν ότι κατά τη διάρκεια των κρίσιμων σταδίων της εμβρυϊκής ανάπτυξης το γονίδιο Sox2 εμποδίζει τον προγραμματισμό και τη δράση των γενετικών οδών που κατευθύνουν τα κύτταρα ώστε να γίνουν αναπνευστικά αντί για οισοφαγικά. Συγκεκριμένα, η πρωτεΐνη Sox2 αναστέλλει τη σηματοδότηση ενός μορίου που ονομάζεται Wnt και προάγει τον σχηματισμό και την επιβίωση των οισοφαγικών ιστών.
Σε μια άλλη δοκιμή που βοηθά στην επιβεβαίωση της σημασίας της έκφρασης Sox2 στον σχηματισμό του οισοφάγου, οι ερευνητές μελέτησαν την πλήρη απώλεια Sox2 κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης σε ποντίκια. Η απουσία του Sox2 είχε ως αποτέλεσμα οισοφαγική αγενέση – μια κατάσταση στην οποία ο οισοφάγος τερματίζεται σε μια σακούλα και δεν συνδέεται με το στομάχι.
Μετά την επιτυχή δημιουργία πλήρως σχηματισμένων ανθρώπινων οισοφαγικών οργανοειδών – οι οποίες αυξήθηκαν σε μήκος περίπου 300-800 μικρόμετρα σε περίπου δύο μήνες – οι βιοϋποκατεργασμένοι ιστοί συγκρίθηκαν βιοχημικώς με τους οισοφαγικούς ιστούς από βιοψίες ασθενών. Αυτές οι δοκιμές έδειξαν ότι οι βιοϊατρικοί ιστοί και οι ιστοί των βιοψιών ήταν εντυπωσιακά παρόμοιοι στη σύνθεσ.
Η ερευνητική ομάδα συνεχίζει τις σπουδές της στη διαδικασία βιοϊατρικής για τα οισοφαγικά οργανοειδή και εντοπίζει μελλοντικά έργα για την προώθηση του τελικού θεραπευτικού δυναμικού της τεχνολογίας. Αυτό περιλαμβάνει τη χρήση οργανοειδών για την εξέταση της εξέλιξης συγκεκριμένων ασθενειών και συγγενών ελαττωμάτων που επηρεάζουν τον οισοφάγο.
με Αριθμό Μητρώου 12691
