Katseklaasinäärmeid nutma saada polnud kerge: algul võttis see teadlastel aega pea terve päeva. Mida aeg edasi, seda rutem õppisid näärmed aga pisaraid eritama ja lõpuks kulus neil selleks väikese torkimise peale ainult pool tundi, vahendab Nature News.

Kirjeldatud nutva rakukultuuri näol on tegemist esimeste katseklaasis kasvatatud pisaranäärme organoididega. See tähendab, et need on kolmemõõtmelised rakukogumid, mille teadlased on kujundanud ehtsate elundite tillukesteks koopiateks. 

Teadlased loodavad pisaranäärmete organoidide abil tulevikus uurida ja ravida silmakuivust põhjustavaid haigusi, näiteks autoimmuunhaigust Sjögreni sündroomi.

Hyderabadi Ülikooli silmahaiguste uurija Geeta Vermuganti sõnul on katse tulemused paljulubavad. Pisarad pole nimelt pelgalt inimese tunnete näitamiseks, vaid niisutavad ja kaitsevad silmi. Kuivad silmad võivad aga valutada, olla põletikulised ja nakkustele vastuvõtlikumad.

Pisarate tekke uurimiseks arendaski Utrechti Ülikooli meditsiinikeskuse arengubioloog Hans Clevers välja võimaluse, kuidas kasvatada pisaranäärme-rakkudest terviklikke organoide. Tema uurimisrühm on varem kasvatanud ka näiteks miniatuurseid maksu, emakakaelavähke ja maomürki eritavate näärmete organoide.

Kust tulevad pisarad?

Massachusettsi kõrva- ja silmakliiniku teaduri Darlene Dartti sõnul on pisaranäärmeid üsna keeruline uurida. Need paiknevad kummagi silmamuna kohal luulise silmakoopa taga, mistõttu on sealt raske proove võtta. Kui proovid ka kätte saadakse, on need Dartti sõnul sageli tillukesed.

Nõnda võttiski Hans Cleversi laborirühm kunstlike näärmete kasvatamise ette. Esmalt lõid nad sobivad tingimused, kuhu panid seejärel kasvama hiirte ja inimeste pisaranäärmetest võetud rakud. Kui organoidid olid kasvanud piisavalt suureks, proovisid uurijad neid nutma ajada. Selleks kandsid nad näärmetele erinevaid kemikaale, sealhulgas neurotransmitterina toimivat norepinefriini, mis vahendab närvirakkude ja pisaranäärmete vahel teavet.

Kuna organoididel pole pisarakanaleid, hakkasid need pisaraid tootes paisuma. Cleversi sõnul tekivad pisaratilgad aga just kanali läbimisel. Siiski, kui uurimisrühm katseklaasinäärmed hiirtele siirdas, arenesid need täielikult välja. Samuti tekkisid näärmetel siirdamise järel kanalilaadsed struktuurid, mis sisaldasid pärispisarates leiduvaid valke.

Uurimisrühm loodab, et nende kasvatatud rakkudest on kasu tulevastes uuringutes ja ravimiarenduses. Clevers ja kolleegid on pisaranäärmete arengut uurinud varemgi. Nad leidsid CRISPR-i genoomi muutmise meetodil, et just geen Pax6 suunab noori rakke kujunema pisaranäärme-rakkudeks. Pax6-t tuntakse üldiselt, kui silma arengut reguleerivat geeni: kui lasta Pax6-l avalduda kärbse jalal, kasvab kärbse jalale silm.

Cleversi laborirühm plaanib järgmiseks lüüa käed Hollandi loodusteadlase ja saatejuhi Feek Vonkiga, et uurida krokodillide pisaranäärme-laadseid elundeid.

Siirdatavad kunstnäärmed?

Inimrakkudest kasvatatud organoidid võivad ajapikku ulatada abikäe siirdemeditsiinile. Teisisõnu, tulevikus võib olla võimalik asendada haiged või vigastatud pisaranäärmed uutega.

Hans Cleversi töörühm arendas juba varem välja süljenäärme-organoidid, mida hakatakse inimeste peal katsetama sel suvel. Kunstlikest süljenäärmetest loodetakse abi suukuivuse vastu, mis võib põhjustada inimesel hammaste lagunemist ning raskendada mälumist ja toidu maitse tundmist.

Süljenäärmeimplantaadid kujunevad Darlene Dartti sõnul kunstnääremetele omamoodi lakmuspaberiks, mille eeskujul tulevikus ka näiteks pisaranäämeid siirdada. Samas tõi süljenäärmeuuring Dartti sõnul välja, kui erinevad on näärmed võrreldes seni arvatuga. 

Uuringust kirjutatakse ajakirjas Cell Stem Cell.