Новая технология трансплантации вернула мышам зрение
Японские исследователи из центра биологии развития RIKEN, работающие под руководством Масайо Такахаши (Masayo Takahashi), в экспериментах на мышах продемонстрировали, что трансплантаты сетчатки, выращенные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК), позволяют восстанавливать зрительную функцию.
Дегенерация сетчатки является преимущественно наследственным заболеванием, для которого характерна гибель фоторецепторов – светочувствительных нейронов глаза, – в конечном итоге приводящая к полной слепоте. До сегодняшнего дня исследователи многократно предпринимали попытки излечения заболевания с помощью трансплантации сетчатки, при этом в ряде случаев трансплантация фоторецепторов, даже без значительной интеграции в ткань реципиента, позволяла восстанавливать функцию сетчатки. Однако до сих пор никому не удавалось добиться успешной функциональной интеграции трансплантированных фоторецепторов с клетками реципиента и передачи формируемых ими зрительных сигналов в сетчатку и головной мозг.
Авторы изучили эту проблему на мышиной модели последней стадии заболевания, на которой полностью разрушается внешний ядерный слой сетчатки. Этот фактор очень важен, так как в клинической практике подобная терапия будет с наибольшей вероятностью применяться именно в случаях, когда все фоторецепторы уже погибли и контактировавшие с ними нейроны не получают никаких сигналов.
В более ранней работе они продемонстрировали структурную целостность трехмерных сетчаточных пластов, выращенных из мышиных эмбриональных клеток. По словам исследователей, это является ключевым моментом, так как трансплантация ткани сетчатки вместо отдельных фоторецепторов обуславливает возможность формирования более зрелой организованной морфологии, обеспечивающую лучшее реагирование на световые сигналы.
Для оценки успешности трансплантации авторы имплантировали несколько модификаций сетчаточных пластов животным с моделированной дегенерацией сетчатки. Они использовали флуоресцирующий белок для мечения концевых участков фоторецепторов, которыми эти клетки должны были соединиться с нейронами – биполярными клетками сетчатки, – и, в конечном итоге, с головным мозгом. Другой флуоресцирующий белок использовался для мечения биполярных клеток сетчатки, что позволило продемонстрировать формирование контакта между мечеными клетками трансплантата и реципиента.
Трехмерное изображение контактов между биполярными клетками реципиента (зеленый) и наружным ядерным слоем клеток трансплантата (красный). Синим окрашены клетки трансплантированного участка сетчатки.
Для оценки способности мышей видеть свет ученые применили поведенческое задание на обучение. Мыши с нормальным зрением обучаются ассоциировать звуковые и световые сигналы с различными событиями таким же образом, как знаменитая собака Павлова ассоциировала пищу со звуком колокольчика. В то же время животные, не имеющие фоторецепторного слоя сетчатки, не обладали способностью формировать ассоциации между событиями и световыми стимулами до операции, но приобретали ее после трансплантации. Это означает, что новые клетки сетчатки не только реагировали на свет, но и передавали соответствующую информацию в головной мозг, обеспечивая животным возможность обучения.
Авторы собираются провести дополнительные исследования по трансплантации животным ткани сетчатки, выращенной из человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. После этого они планируют перейти к клиническим исследованиям метода, так как только этот подход позволит определить, сколько новых контактов между фоторецепторами и биполярными клетками сетчатки необходимо для восстановления зрения.
Несмотря на перспективность результатов, они предупреждают, что на сегодняшний день терапия находится на стадии разработки и ожидать восстановления полноценного зрения с ее помощью весьма преждевременно. На начальном этапе она будет возвращать глазу возможность регистрировать свет, после чего, возможно, удастся получить более впечатляющие результаты.
Статья Michiko Mandai et al. iPSC-derived retinal transplants improve vision in rd1 end-stage retinal degeneration mice опубликована в журнале Stem Cell Reports.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам RIKEN Center for Developmental Biology: New transplant technique restores vision in mice.
13.01.2017