Naučnici sa Instituta za molekularnu i ćelijsku biologiju (IMCB) Agencije za nauku, tehnologiju i istraživanje (ASTAR) konstruisali su prvi jednoćelijski atlas ljudskih i svinjskih očiju. Ovo im je omogućilo da naprave mapu bolesti gena uključenih u poremećaje oka u različitim tipovima ćelija, kao i ključne prekidače koji kontrolišu ćelijsku specijalizaciju pojedinačnih očnih tkiva. Rad bi pomogao u pružanju novih uvida o ljudskim očnim bolestima i očnim poremećajima povezanim sa starenjem, te bi potencijalno otvorio put regenerativnoj medicini i terapijama zamjene stanica za očne bolesti. Istraživanje je objavljeno u vodećem naučnom časopisu Nature Communications 28. septembra 2021.
Istraživački tim, predvođen IMCB-om, sastojao se od istraživača sa Nacionalnog univerziteta Singapura (NUS), tehnološkog univerziteta Nanyang (NTU), Singapurskog instituta za istraživanje oka (SERI), klinike Mayo, Medicinskog fakulteta Icahn u Mountu Sinai, Univerzitet u Melburnu i očna bolnica Shenzhen.
Ljudsko oko se sastoji od različitih tipova ćelija različitog razvojnog porekla i funkcionalnih uloga. Kako bi dešifrirao ovu raznolikost ćelijskih funkcija korištenjem jednoćelijskog RNA sekvenciranja, istraživački tim je katalogizirao preko 50 000 stanica u ljudskim i svinjskim očima i razvio ćelijski atlas ovih očiju koji razlikuje pojedinačne stanice prema aktivnosti njihovih gena.
Pošto su određeni poremećaji oka povezani s mutacijama u ljudskim genima, atlas koji profiliše gene koji izazivaju bolesti u svim tipovima ćelija oka, mogao bi pomoći u razumijevanju kako na tipove stanica utiču takvi poremećaji. Mapa proteina na površini ćelije koji mogu djelovati kao receptori za ulazak virusa u ljudsko oko mogla bi rasvijetliti kako infekcije mogu putovati očnim putem. Istraživanje je pokazalo da su ACE2 i TMPRSS2, primarni proteini ćelijske površine odgovorni za ulazak SARS-CoV-2 u čovjeka, eksprimirani u stanicama konjuktive oka. Slična zapažanja prijavljena su iz različitih istraživačkih grupa, što sugerira da je vjerovatna infekcija iz očnog puta.
"Fascinantno je posmatrati unakrsno pregovaranje očnih ćelija kroz interakciju signalnih molekula sa receptorima. Ovo će nam pomoći da razumemo kako pojedinačna ćelija reaguje na spoljašnje faktore kao što je povreda," rekao je dr Pradeep Gautam, dr. stipendista na IMCB, ASTAR, koji je koautor rada.
Očne bolesti kao što je glaukom, koji je vodeći uzrok sljepoće u svijetu, uzrokovane su degeneracijom ganglijskih ćelija retine (RGC). Koristeći embrionalne matične ćelije kao platformu za diferencijaciju, istraživački tim je stvorio RGC progenitorske ćelije u kulturi i potvrdio da bi prekidač KLF7 mogao ubrzati generisanje RGC-a, otvarajući mogućnosti za kultivaciju laboratorijski uzgojenih RGC-a za zamjenu oštećenih RGC-a kao potencijalne terapije.
"Ova studija utire put za stvaranje zrelih retinalnih ganglijskih ćelija u laboratoriji, koje bi se mogle iskoristiti za razvoj novih pristupa za poništavanje gubitka vida koji je rezultat degeneracije optičkog živca, uključujući glaukom", rekao je dr Jonathan Loh Yuin-Han, direktor istraživanja u ASTAR-ovom IMCB-u i vodeći istraživač studije.
Idući naprijed, istraživački tim se nada da će koristiti RGC za ćelijsku terapiju kod pacijenata i radi dalje na validaciji RGC-ova izvedenih KLF7 za pretkliničke studije. Uz razumijevanje ključnih molekularnih prekidača i sposobnost konstruiranja tipova ćelija u kulturi, laboratorijski uzgojene ćelije pružaju ključ za terapiju.
