Po prvi put, istraživači su napravili atlas jedne ćelije prenatalne ljudske kože da bi razumeli kako se koža formira i šta pođe po zlu u bolesti.
Istraživači sa Vellcome Sanger instituta, Univerziteta Njukasl i njihovi saradnici koristili su sekvenciranje pojedinačnih ćelija i druge tehnike genomike da bi napravili atlas i otkrili kako se formira ljudska koža, uključujući folikule dlake. Ovi uvidi bi se mogli koristiti za stvaranje novih folikula dlake u regenerativnoj medicini i transplantaciji kože za žrtve opekotina.
U studiji, objavljenoj 16. oktobra u časopisu Nature, tim je takođe napravio ‘mini organ’ kože u posudi sa sposobnošću da raste dlake. Koristeći organoid, pokazali su kako imune ćelije igraju važnu ulogu u obnavljanju kože bez ožiljaka, što bi moglo dovesti do kliničkih primena za sprečavanje ožiljaka nakon operacije ili zarastanja bez ožiljaka nakon ranjavanja.
Kao deo Atlasa ljudskih ćelija, koji mapira sve tipove ćelija u ljudskom telu kako bi se transformisalo razumevanje zdravlja i bolesti, istraživači obezbeđuju molekularni „recept“ za izgradnju kože i novi organoidni model za proučavanje urođenih kožnih bolesti.
Koža je najveći organ ljudskog tela, u proseku ima dva kvadratna metra. Pruža zaštitnu barijeru, reguliše našu telesnu temperaturu i može da se regeneriše. Koža se razvija u sterilnom okruženju materice, pri čemu se svi folikuli dlake formiraju pre rođenja – postoji ciklus folikula nakon rođenja, ali se ne stvaraju novi folikuli. Pre rođenja, koža ima jedinstvenu sposobnost zarastanja bez ožiljaka.
Bilo je veoma teško proučiti kako se ljudska koža razvija, jer životinjski modeli imaju ključne razlike. Kao deo Atlasa ljudskih ćelija, tim istraživača je fokusiran na proučavanje načina na koji je izgrađena ljudska koža. Razumevanje kako se koža razvija, gde su ćelije u prostoru i vremenu i uloga genetike pomoći će da se otkrije kako specifične mutacije izazivaju urođene poremećaje kože, kao što su poremećaji stvaranja plikova i ljuskava koža.
U ovoj novoj studiji, istraživači sa Instituta Vellkom Sanger, Univerziteta Njukasl i njihovi saradnici stvorili su prvi jednoćelijski i prostorni atlas ljudske prenatalne kože.
Tim je koristio uzorke prenatalnog kožnog tkiva, koje su razbili da bi pogledali pojedinačne ćelije u suspenziji, kao i ćelije na mestu unutar tkiva. Naučnici su koristili najsavremenije jednoćelijsko sekvenciranje i prostornu transkriptomiju da analiziraju pojedinačne ćelije u prostoru i vremenu, kao i ćelijske promene koje regulišu razvoj kože i folikula dlake. Oni su opisali korake koji opisuju kako se formiraju folikuli ljudske kose i identifikovali razlike od folikula dlake miša.
Koristeći matične ćelije odraslih, istraživači su takođe napravili ‘mini organ’ kože u posudi, poznat kao organoid, sa sposobnošću da raste dlake. Uporedili su molekularne karakteristike kožnih organoida sa prenatalnom kožom i otkrili da model organoida kože više liči na prenatalnu kožu nego na kožu odrasle osobe.
Tim je otkrio da se krvni sudovi nisu formirali u organoidu kože, kao ni u prenatalnoj koži. Dodavanjem imunih ćelija poznatih kao makrofagi organoidu, otkrili su da makrofagi promovišu formiranje krvnih sudova, a tim je preduzeo 3D snimanje kako bi procenio formiranje krvnih sudova unutar tkiva.
Poznato je da ove imune ćelije štite kožu od infekcije. Međutim, ovo je prvi put da se pokazalo da makrofagi igraju ključnu ulogu u formiranju ljudske kože tokom ranog razvoja podržavajući rast krvnih sudova. Ovo nudi opciju za poboljšanje vaskularizacije drugih organoida tkiva.
Tim je takođe analizirao razlike u tipovima ćelija između prenatalne kože i kože odraslih. Oni pokazuju kako makrofagi igraju važnu ulogu u obnavljanju kože bez ožiljaka u prenatalnoj koži, što bi moglo dovesti do kliničkih primena kako bi se izbegli ožiljci nakon operacije ili ranjavanja.
Kao rezultat ove studije, tim daje molekularni „recept“ za način na koji se gradi ljudska koža i kako se formiraju folikuli dlake. Ovi uvidi bi se mogli koristiti u stvaranju novih folikula dlake za regenerativnu medicinu, kao što je za transplantaciju kože za žrtve opekotina ili za one sa alopecijom koja stvara ožiljke.
Atlas prenatalne ljudske kože takođe će se koristiti za identifikaciju u kojim ćelijama su aktivni ili eksprimirani geni za koje je poznato da uzrokuju urođene poremećaje kose i kože, kao što su poremećaji stvaranja plikova i ljuskava koža. Istraživači su otkrili da su geni uključeni u ove poremećaje izraženi u prenatalnoj koži, što znači da potiču iz materice. Organoidi kože stvoreni u ovoj studiji nude novi, tačan model za proučavanje ovih bolesti.
Dr Elena Vinhajm, koautor sa Instituta Vellcome Sanger, rekla je: „Sa našim atlasom prenatalne ljudske kože obezbedili smo prvi molekularni ‘recept’ za pravljenje ljudske kože i otkrili kako se folikuli ljudske kose formiraju pre rođenja. Ovi uvidi imaju neverovatan klinički potencijal i mogu se koristiti u regenerativnoj medicini, kada se nude transplantacije kože i kose, kao što su za žrtve opekotina ili one sa alopecijom koja ostavlja ožiljke.“
Dr Hudaa Gopee, koautor sa Univerziteta Njukasl, rekao je: „Uzbuđeni smo što smo napravili model organoida kože koji raste dlake. U ovom procesu smo otkrili novu, važnu ulogu imunih ćelija u promovisanju rasta krvni sudovi u razvoju kožnog tkiva, što bi moglo pomoći u poboljšanju drugih organoidnih modela, zvanih makrofagi, takođe igraju ključnu ulogu u popravci kože bez ožiljaka u prenatalnoj koži.
Profesor Muzlifah Haniffa, ko-vodeći autor i privremeni šef ćelijske genetike na Vellcome Sanger institutu, rekao je: „Naš prenatalni atlas ljudske kože i organoidni model pružaju istraživačkoj zajednici besplatno dostupne alate za proučavanje urođenih kožnih bolesti i istraživanje mogućnosti regenerativne medicine. Pravimo uzbudljive korake ka stvaranju Atlasa ljudskih ćelija, razumevanju bioloških koraka kako su ljudi izgrađeni i istražujući šta pođe po zlu u bolesti.“
