הרשתית היא רקמה רגישה לאור הנמצאת בחלק האחורי של עין החוליות הממירה אותות אור לדחפים עצביים על ידי תופעה ביוכימית הידועה בשם מסלול פוטו-טרנסדוקציה. הדחפים העצביים הראשוניים הנוצרים בתאי הפוטורצפטור של הרשתית מתומרמים לתאי עצב אחרים ברשתית ולתאי גנגליון ברשתית (RGCs) ומגיעים לקליפת המוח הראייתית, המסייעת בתפיסת תמונה ובתגובה חזותית.
על פי ארגון הבריאות העולמי (WHO), כ -1.5 מיליון ילדים עיוורים, מתוכם מיליון באסיה. ניוון רשתית תורשתי (IRD) היא מחלה מסנוורת חמורה הפוגעת ב-1 מכל 4,000 אנשים ברחבי העולם בגילאי 1,2,3, בעוד ששכיחות העיוורון הקשור לניוון מקולרי תלוי גיל (AMD) נעה בין 0.6%-1.1% במדינות מתפתחות4. IRDs נגרמים על ידי פגמים גנטיים תורשתיים ביותר מ -300 גנים שונים המעורבים בהתפתחות הרשתית ותפקוד5. שינויים גנטיים כאלה גורמים לשיבוש תפקודי הרשתית התקינים ולניוון הדרגתי של תאי הרשתית, כלומר תאי קולטני האור והאפיתל הפיגמנטי ברשתית (RPE), ובכך מובילים לאובדן ראייה חמור ולעיוורון. התקדמות עצומה הושגה במצבים מסנוורים אחרים המערבים את הקרנית, העדשה וכו'. עם זאת, ניוון רשתית וניוון עצב הראייה אין כל טיפול מוכח עד כה. מכיוון שלרשתית אנושית בוגרת אין תאי גזע6, מקורות חלופיים כגון תאי גזע עובריים (ESC) ותאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים שמקורם במטופל (iPSCs) יכולים לספק אספקה בלתי מוגבלת של סוגי תאים רצויים וטומנים בחובם הבטחה גדולה לפיתוח אורגנואידים מורכבים של רקמות הדרושות למחקרי מידול מחלות חוץ גופיות ולפיתוח טיפולים רגנרטיביים7, 8,9,10.
מספר שנים של מחקר רשתית הובילו להבנה טובה יותר של אירועים מולקולריים המתזמרים התפתחות רשתית מוקדמת. רוב הפרוטוקולים ליצירת תאי רשתית ואורגנואידים תלת-ממדיים מ-PSCs שואפים לשחזר אירועים התפתחותיים אלה במבחנה, על ידי תרבית התאים בקוקטייל מורכב של גורמי גדילה ומולקולות קטנות כדי לווסת את התהליכים הביולוגיים הידועים באופן מדורג. אורגנואידי הרשתית הנוצרים כך מורכבים מתאי רשתית עיקריים: תאי גנגליון רשתית (RGCs), אינטרנוירונים, פוטורצפטורים ואפיתל פיגמנטי ברשתית (RPE)11,12,13,14,15,16,17,18,19. למרות ניסיונות מוצלחים למדל IRDs באמצעות אורגנואידים ברשתית, הדרישה לקוקטייל המורכב של גורמי גדילה ומולקולות קטנות במהלך התמיינות והיעילות הנמוכה יחסית של יצירת אורגנואידים ברשתית מציבה אתגר גדול ברוב הפרוטוקולים. הם כוללים בעיקר היווצרות של גופים עובריים, ולאחר מכן התמיינות מדורגת שלהם לשושלות רשתית באמצעות תנאי תרבית מורכבים בשלבים שונים של התפתחות חוץ גופית 20,21,22.
כאן מדווחת שיטה פשוטה וחזקה לפיתוח אורגנואידים נוירו-רשתית תלת-ממדיים מורכבים מבקרה בריאה ו-hiPSCs ספציפיים למחלות רשתית. הפרוטוקול המתואר כאן משתמש בהבחנה ישירה של תרביות hiPSC כמעט משתלבות ללא צורך בהיווצרות גוף עוברי. כמו כן, המורכבות של מדיום התרבות היא פשוטה יותר, מה שהופך אותו טכניקה חסכונית לשחזור שניתן לאמץ בקלות על ידי חוקרים חדשים. היא כוללת מערכת תרבית היברידית המורכבת מתרביות חד-שכבתיות דבקות במהלך 4 השבועות הראשונים של התמיינות הרשתית עד להופעתם של אשכולות קדמוניים מובהקים של שדה עיניים (EFPs) המאורגנים בעצמם. יתר על כן, האיים הנוירו-רשתית המעגליים בתוך כל EFP נקטפים ידנית ומגודלים בתרביות תרחיף במשך 1-2 שבועות כדי להכין גביעי רשתית תלת-ממדיים רב-שכבתיים או אורגנואידים המורכבים ממבשרי נוירו-רשתית מתרבים PAX6+ ו-CHX10+ . תרבית ממושכת של אורגנואידים ברשתית בתווך המכיל טאורין של 100 מיקרומטר למשך 4 שבועות נוספים הביאה להופעתם של מבשרי קולטני אור RCVRN + ו-CRX+ ותאים בוגרים עם שלוחות בסיסיות דמויות מקטע פנימי.