Ερευνητές του πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ ανακάλυψαν έναν νέο τρόπο παραγωγής ανθρώπινων αιμοσφαιρίων στο εργαστήριο, ο οποίος μιμείται τη φυσική διαδικασία σχηματισμού τους στα έμβρυα. Η ανακάλυψη αυτή ενδέχεται να ανοίξει τον δρόμο για τη μελέτη αιματολογικών παθήσεων, όπως η λευχαιμία, αλλά και για την παραγωγή μακροχρόνιων βλαστοκυττάρων κατάλληλων για μεταμοσχεύσεις.
«Ήταν μια συναρπαστική στιγμή όταν το κόκκινο χρώμα του αίματος εμφανίστηκε στο τρυβλίο, ήταν ορατό ακόμη και με γυμνό μάτι», δήλωσε ο Δρ. Τζίτες Νεουπάνε, κύριος συγγραφέας της μελέτης από το Ινστιτούτο Gurdon του Κέιμπριτζ.
Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε ανθρώπινα βλαστοκύτταρα για να δημιουργήσει τρισδιάστατες, εμβρυοειδείς δομές που αναπαράγουν τα πρώτα στάδια της ανθρώπινης ανάπτυξης, συμπεριλαμβανομένου του σχηματισμού των αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων. Αυτά τα κύτταρα αποτελούν τα θεμέλια όλων των τύπων αιμοσφαιρίων, από τα ερυθρά που μεταφέρουν οξυγόνο έως τα λευκά που ενισχύουν το ανοσοποιητικό σύστημα.
Μικροσκοπικά μοντέλα, μεγάλες υποσχέσεις
Οι επιστήμονες του Κέιμπριτζ ονόμασαν αυτές τις δομές «αιματοειδή» (hematoids). Οι αυτοοργανωμένες αυτές συσσωματώσεις αρχίζουν να παράγουν αίμα έπειτα από περίπου δύο εβδομάδες στο εργαστήριο, μιμούμενες τη διαδικασία που παρατηρείται στα ανθρώπινα έμβρυα. Αν και τα αιματοειδή δεν μπορούν να εξελιχθούν σε πλήρη έμβρυα, καθώς δεν διαθέτουν ιστούς όπως ο λεκιθικός σάκος και ο πλακούντας, η ικανότητά τους να σχηματίζουν αίμα προσφέρει ένα ισχυρό εργαλείο για τη μελέτη της πρώιμης ανθρώπινης ανάπτυξης.
«Το νέο μας μοντέλο αναπαράγει την ανθρώπινη εμβρυϊκή ανάπτυξη του αίματος στο εργαστήριο», εξήγησε ο Νεουπάνε. «Αυτό ρίχνει φως στο πώς σχηματίζονται φυσικά τα αιμοσφαίρια κατά την εμβρυογένεση, ανοίγοντας τον δρόμο για ιατρικές εφαρμογές όπως ο έλεγχος φαρμάκων, η μελέτη της πρώιμης ανάπτυξης του αίματος και του ανοσοποιητικού, καθώς και η προσομοίωση αιματολογικών διαταραχών όπως η λευχαιμία», συμπλήρωσε.
Τα βλαστοκύτταρα που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία των αιματοειδών μπορούν να προέρχονται από οποιοδήποτε ανθρώπινο κύτταρο, γεγονός που ανοίγει προοπτικές για εξατομικευμένη ιατρική. Στο μέλλον, οι γιατροί θα μπορούσαν να παράγουν αίμα πλήρως συμβατό με τον οργανισμό του ασθενούς, αποφεύγοντας τους κινδύνους απόρριψης.
Σε αντίθεση με τις υπάρχουσες μεθόδους που βασίζονται σε πολύπλοκα μείγματα πρωτεϊνών ανάπτυξης, αυτή η προσέγγιση επιτρέπει στα κύτταρα να καθοδηγούν από μόνα τους την ανάπτυξή τους, σχηματίζοντας τόσο αιμοσφαίρια όσο και καρδιακά κύτταρα που πάλλονται, όπως συμβαίνει και στη φύση.
Τα δομικά στοιχεία της ζωής
Σύμφωνα με το interestingengineering κάτω από το μικροσκόπιο, τα αιματοειδή παρουσιάζουν έναν εντυπωσιακά ρεαλιστικό ρυθμό ανάπτυξης. Τη δεύτερη ημέρα σχηματίζουν τρία βασικά στρώματα, εκτόδερμα, μεσόδερμα και ενδόδερμα, τα οποία αποτελούν τη βάση όλων των οργάνων και συστημάτων. Μέχρι την όγδοη ημέρα εμφανίζονται τα πρώτα καρδιακά κύτταρα που πάλλονται, ενώ έως τη 13η ημέρα διακρίνονται κόκκινες περιοχές αίματος. Οι δοκιμές έδειξαν ότι αυτά τα εργαστηριακά βλαστοκύτταρα μπορούν να εξελιχθούν σε διαφορετικούς τύπους αιμοσφαιρίων, συμπεριλαμβανομένων και ανοσοκυττάρων όπως τα Τ-κύτταρα.
«Αυτό το μοντέλο προσφέρει έναν ισχυρό νέο τρόπο μελέτης της ανάπτυξης του αίματος στο πρώιμο ανθρώπινο έμβρυο», ανέφερε ο καθηγητής Αζίμ Σουράνι, επικεφαλής της μελέτης. «Αν και βρισκόμαστε ακόμη σε πρώιμο στάδιο, η δυνατότητα παραγωγής ανθρώπινων αιμοσφαιρίων στο εργαστήριο αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς τις μελλοντικές θεραπείες αναγεννητικής ιατρικής», τόνισε.
Η Δρ. Τζεραλντίν Τζόουετ, επίσης συγγραφέας της μελέτης, πρόσθεσε: «Τα αιματοειδή αποτυπώνουν το δεύτερο κύμα ανάπτυξης του αίματος, που μπορεί να δώσει εξειδικευμένα ανοσοκύτταρα ή προσαρμοστικά λεμφοκύτταρα, όπως τα Τ-κύτταρα, ανοίγοντας συναρπαστικές δυνατότητες για τη μοντελοποίηση της φυσιολογικής και της καρκινικής ανάπτυξης του αίματος».
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Cell Reports, αποτελεί σημαντική πρόοδο στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ξεκινά η ανθρώπινη ζωή και πώς θα μπορούσε να επιδιορθωθεί στο μέλλον.
