Слезы из пробирки
Слезная железа выделяет жидкую часть слезной пленки и необходима для смазки и защиты глаза. Дисфункция производства или секреции слезы может привести к синдрому сухого глаза, а также синдрому Шегрена – плохо изученному аутоиммунному заболеванию, которое вызывает сухость глаз и ротовой полости. В настоящее время варианты лечения пациентов с заболеваниями слезной железы включают глазные капли, закупоривание слезных точек и хирургическое вмешательство.
а – слёзная железа правого глаза, b – верхняя слёзная точка, c – верхний слёзный канал, d – слёзный мешок, e – нижняя слёзная точка, f – нижний слёзный канал, g – носослёзный проток. Erin_Silversmith, Wikimedia.
По разным оценкам, не менее 5% взрослого населения страдает синдромом сухого глаза. При этом варианты лечения ограничены отсутствием полного понимания работы слезной железы и качественной модели in vitro для ее изучения.
Группа исследователей из Института Хюбрехта, Нидерланды, создала трехмерные органоиды слезных желез мыши и человека, полученные из взрослых стволовых клеток, адаптировав протокол, который они ранее использовали для других органов. Органоиды могут увеличиваться в течение нескольких месяцев и воспроизводить структурные, транскрипционные и функциональные особенности эпителия слезной железы – ткани, которая секретирует большую часть слезной жидкости. Примечательно, что органоиды увеличивались в размерах после воздействия нейромедиатора норадреналина, который запускает секрецию слезы.
Задача заключалась в том, чтобы заставить органоиды «плакать», поскольку это есть признак слезной железы. Исследователям пришлось изменить сочетание факторов, в которых выращиваются органоиды, чтобы добиться поставленной цели.
Они использовали мышиные органоиды для изучения роли гена Pax6 – главного регулятора развития глаз. Используя метод редактирования генома CRISPR/Cas9, исследователи удалили Pax6 и обнаружили, что этот ген вносит важный вклад в созревание эпителиальных клеток слезных желез взрослых. Эти данные могут дать ценную информацию для создания потенциальных методов лечения синдрома Шегрена, поскольку в тканях глаза пациентов наблюдается дефицит PAX6.
Используя одноклеточное секвенирование мРНК, исследователи также изучили клеточные особенности и происхождение компонентов слезы в слезной железе. Они продемонстрировали, что протоковые и ацинарные клетки слезной железы человека секретируют разные компоненты слезы.
Чтобы проверить потенциал органоидов для регенеративной медицины, исследователи трансплантировали человеческие органоиды в слезные железы мыши. Две недели спустя пересаженные клетки образовали протоковые структуры, которые сохранялись в слезной железе не менее двух месяцев. Оказалось, что привитые органоиды самоорганизуются, и некоторые клетки пролиферируют в течение двух месяцев после трансплантации. Более того, исследователи обнаружили слезные белки внутри протоков, образованных пересаженными клетками.
Хорошие результаты трансплантации органоидов необходимо будет подтвердить на мышиных моделях синдрома сухого глаза. Будущие исследования также могут быть сосредоточены на моделировании синдрома Шегрена путем включения иммунных клеток в органоиды. Кроме того, органоиды слезной железы можно будет использовать как модель для тестирования новых лекарств и индивидуального изучения заболеваний слезной железы.
Статья M.Bannier-Hélaouët et al. Exploring the human lacrimal gland using organoids and single-cell sequencing опубликована в журнале Cell Stem Cell.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Hubrecht Institute: Crying human tear glands grown in the lab.