Зрительные клетки в сетчатке человека могут не просто погибнуть при некоторых заболеваниях, но механически исчезнуть из сетчатки, что и приводит к нарушениям зрения, обнаружили немецкие ученые. Для своих исследований они использовали изготовленные в лаборатории миниатюрные органоиды человеческой сетчатки, сообщает Технический университет Дрездена. Открытие описано в журнале Nature Communications.
Механизм, который описали ученые, известен как экструзия клеток: клетки выдавливаются из тканей, не повреждая окружающий слой. Это один из способов, с помощью которого организм избавляется от ненужных клеток. При нейродегенеративных заболеваниях он еще не изучался, отмечают авторы работы.
Еще раньше ученые заметили, что фоторецепторы теряются, но не смогли обнаружить никакой гибели клеток в сетчатке. В этом исследовании команда показала, что выдавливание также может быть вызвано и в сетчатке, состоящей из нескольких различных типов клеток, что и приводит к нейродегенерации. При возрастной дегенерации желтого пятна в макуле теряются тысячи светочувствительных зрительных клеток — фоторецепторных клеток. Макула — это особая область в сетчатке глаза, которая необходима, среди прочего, для цветного зрения.
Исследователи работали с органоидами сетчатки — трехмерными моделями сетчатки человеческого глаза, выращенными из стволовых клеток человека в лаборатории. Эти органоиды повторяют некоторые характеристики макулы. Команда обнаружила, что двух элементов, ранее описанных при различных нейродегенеративных заболеваниях, — белков HBEGF и TNF — достаточно, чтобы вызвать дегенерацию органоида сетчатки.
Во время этого процесса исследователи снимали органоиды в режиме реального времени. В результате они смогли зафиксировать – на лабораторной модели – дегенерацию фоторецепторов путем экструзии клеток. Ученые обнаружили, что это выдавливание вызывает активация белка PIEZO1, сенсора биомеханических сил. То, что биомеханика может играть большую роль в разру сетчатки, является новым открытием.
Благодаря органоидам команда смогла наблюдать процессы в ускоренном режиме: обычно фоторецепторы у пациентов исчезают в течение нескольких лет или даже десятилетий, в лаборатории же такой процесс можно воспроизвести всего за 40 дней. На следующем этапе исследователи хотят выяснить, работает ли этот механизм у людей так же, как и у органоидов. Первоначальные результаты предполагают, что действовать может один и тот же механизм, но доказательств все еще нет.
[Фото: VÖLKNER ET AL., NAT. COMM., 2022]
