Согласно исследованию, опубликованному 10 января в Stem Cell Reports, подход к трансплантации на основе стволовых клеток, который восстанавливает зрение у слепых мышей, приближается к тестированию на пациентах с терминальной стадией дегенерации сетчатки. Исследователи показали, что ткань сетчатки, полученная из индуцированных мышами плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), устанавливает связи с соседними клетками и реагирует на световую стимуляцию после трансплантации в сетчатку хозяина, восстанавливая зрительную функцию у половины мышей с конечной стадией дегенерации сетчатки.
"Наше исследование представляет собой доказательство концепции трансплантации тканей сетчатки, полученных из стволовых клеток, для лечения пациентов с запущенным пигментным ретинитом или возрастной дегенерацией желтого пятна," говорит старший автор исследования Масайо Такахаши из Центра биологии развития RIKEN. "Мы планируем перейти к клиническим испытаниям после еще нескольких дополнительных исследований и надеемся увидеть эти эффекты и у пациентов."
Терминальная стадия дегенерации сетчатки является основной причиной необратимой потери зрения и слепоты у пожилых людей. Как правило, пациенты с такими состояниями, как пигментный ретинит и возрастная дегенерация желтого пятна, теряют зрение в результате повреждения внешнего ядерного слоя светочувствительных фоторецепторных клеток глаза. Нет лекарства от терминальной стадии дегенерации сетчатки, а доступные в настоящее время методы лечения ограничены в их способности остановить прогрессирование потери зрения.
Одна из стратегий восстановления зрения у слепых из-за дегенерации сетчатки глаза – это замещение клеток. С этой целью Такахаши и ее команда недавно показали, что ткани сетчатки, полученные из стволовых клеток, могут развиваться с образованием структурированных внешних ядерных слоев, состоящих из зрелых фоторецепторов, при трансплантации животным с конечной стадией дегенерации сетчатки. Но до сих пор не было ясно, сможет ли трансплантация этих клеток восстановить зрительную функцию.
В новом исследовании Такахаши и первый автор Мичико Мандаи из Центра биологии развития RIKEN решили ответить на этот вопрос. Для этого они сначала генетически перепрограммировали клетки кожи, взятые у взрослых мышей, в состояние, подобное эмбриональным стволовым клеткам, а затем преобразовали эти ИПСК в ткань сетчатки. При трансплантации мышам с терминальной стадией дегенерации сетчатки ткань сетчатки, полученная из ИПСК, развивалась с образованием фоторецепторов, которые устанавливали прямой контакт с соседними клетками сетчатки.
"Мы показали создание синапсов хозяин-трансплантат прямым и подтверждающим способом," Мандаи говорит. "Никто на самом деле не продемонстрировал, что трансплантированные клетки сетчатки, полученные из стволовых клеток, реагируют на свет простым подходом, представленным в этом исследовании, и мы собрали данные, подтверждающие, что сигнал передается в клетки-хозяева, которые посылают сигналы в мозг."
Более того, почти все пересаженные сетчатки показали некоторую реакцию на световую стимуляцию. Ключом к успеху было использование дифференцированной ткани сетчатки вместо клеток сетчатки, которые используют большинство исследователей в этой области. "Фоторецепторы в трехмерной структуре могут развиваться, чтобы сформировать более зрелую, организованную морфологию и, следовательно, могут лучше реагировать на свет," Такахаши объясняет. "По нашим данным, сетчатка после трансплантации может реагировать на свет уже через месяц у мышей, но поскольку сетчатке человека требуется больше времени для созревания, может потребоваться от пяти до шести месяцев, чтобы трансплантированная сетчатка начала реагировать на свет."
Примечательно, что эта стратегия лечения восстановила зрение почти у половины мышей с терминальной стадией дегенерации сетчатки. Когда этих мышей помещали в коробку, состоящую из двух камер, которые независимо друг от друга наносили удары током по полу, они могли использовать световой предупреждающий сигнал, чтобы избежать удара, переместившись в другую камеру. "Мы показали, что зрительную функцию можно до некоторой степени восстановить путем трансплантации сетчатки, полученной из ИПСК," Мандаи говорит. "Это означает, что те, кто потерял восприятие света, могут снова видеть пятно или более широкое поле света."
Чтобы сделать результаты более применимыми к пациентам, исследователи в настоящее время тестируют способность ткани сетчатки, полученной из ИПСК человека, восстанавливать зрительную функцию у животных с терминальной стадией дегенерации сетчатки. Если эти эксперименты будут успешными, они затем проверит безопасность этого протокола, частично оценив, как сетчатка хозяина реагирует на трансплантат. В то же время они будут продолжать поиск способов повышения способности фоторецепторов трансплантата интегрироваться с тканью сетчатки хозяина с конечной целью перехода к клиническим испытаниям на людях.
"Это все еще находящаяся на стадии развития терапия, и в настоящее время нельзя ожидать восстановления практического зрения," Такахаши предостерегает. "Мы начнем со стадии видения света или большой фигуры, но надеемся восстановить более существенное видение в будущем."