Российские учёные разработали способ точно проверять, как работают искусственно выращенные клетки сетчатки глаза. Метод поможет надёжнее тестировать препараты от дегенеративных заболеваний зрения и может пригодиться при создании бионических имплантатов. Исследователи МФТИ впервые в России подробно измерили электрическую активность светочувствительных клеток в трёхмерных органоидах сетчатки и составили для них своего рода «электрический паспорт».
Органоиды — это маленькие трёхмерные модели тканей, выращенные из перепрограммированных клеток крови человека. Сначала клетки возвращают в состояние, похожее на эмбриональное, затем направляют их развитие так, чтобы они превращались в клетки сетчатки. Примерно через полгода в органоидах появляются настоящие фоторецепторы — палочки и колбочки, которые улавливают свет и превращают его в нервный сигнал. Такие модели позволяют изучать процессы, которые в живом человеческом глазу исследовать крайне трудно.
Чтобы убедиться, что выращенные клетки не только выглядят как фоторецепторы, но и действительно работают подобным образом, учёные разработали новый метод. С помощью тонкого стеклянного микроэлектрода они получили доступ внутрь отдельной клетки и измерили движение ионов через её оболочку. Одновременно клетки подсвечивали специальными красителями, чтобы точно понимать, что сигнал идёт именно от фоторецептора, а не от соседнего нейрона.
Эксперименты показали, что электрическая активность клеток меняется по мере созревания органоида. На 80-й день сигнал был ещё очень слабым, к 130-му дню становился заметным, а после 150 дней приближался к показателям клеток взрослых приматов. У большинства фоторецептороподобных клеток не было обычных нервных импульсов, однако некоторые всё же выдавали потенциалы действия. Учёные также зафиксировали ионные токи, характеристики которых почти совпали с данными для фоторецепторов млекопитающих.
Такой метод даёт количественный способ проверить, восстанавливает ли новое лекарство работу светочувствительных клеток. Он также может помочь при создании имплантатов сетчатки: разработчики смогут учитывать реальные электрические характеристики и пороги чувствительности живых фоторецепторов, чтобы делать стимуляцию точнее и безопаснее.
В дальнейшем учёные хотят изучить передачу сигналов между фоторецепторами и соседними клетками сетчатки. Исследование опубликовано Springer Nature Link в книге «Retinal Gene Therapy: Methods and Protocols».
