Трансплантация человеческих колбочек вернула дневное зрение мышам

Порядка 2,2 миллиардов человек во всем мире имеют проблемы со зрением. Потеря зрения —  один из самых распространенных видов инвалидности в наше время, но сегодняшний день существует очень мало эффективных вариантов лечения этого недуга, если причина слепоты кроется в проблемах с сетчаткой. Многие заболевания, приводящие к слепоте, характеризуются прогрессирующей потерей фоторецепторов, которые лишены способности к регенерации у млекопитающих, включая человека. Перспективным методом лечения таких патологий может стать трансплантация фоторецепторов. Ученые из Дрезденского центра регенеративной терапии (CRTD) разработали и провели доклиническое исследование нового метода производства колбочек сетчатки глаза человека. Результаты исследования опубликованы в Journal of Clinical Investigation.

Трансплантированные колбочки человека (обозначены зеленым) внедряются в частично дегенерированную сетчатку мыши. Поддерживающие глиальные клетки (клетки Мюллера, выделены оранжевым цветом) тесно взаимодействуют с трансплантатом. Credit: JCI

Команда немецких ученых разработала надежный метод получения большого количества фоторецепторных клеток человека. Исследователи показывают, что полученные фоторецепторы могут массово внедряться в частично дегенерированную сетчатку мышей, формируя необходимые для адекватного восприятия света морфологические структуры.

В ходе исследования использовались индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК) человека для выращивания мини-сетчатки in vitro и отбора колбочек для трансплантации. Для того, чтобы получить чистую популяцию фоторецепторов была разработана новая линия иПСК человека, из которой получались колбочки со встроенной меткой – зеленым флуоресцентным белком. Эта метка не мешает функционированию клеток, однако позволяет надежно отличить фоторецепторы от остальных клеток мини-сетчатки.

Трансплантацию проводили взрослым мышам с частично дегенерированной сетчаткой, у которых отсутствовал только один из двух типов фоторецепторов – колбочки. Далее команда исследователей использовала различные методы для тщательной проверки созревания и функционирования трансплантированных фоторецепторов. Им удалось продемонстрировать, что пересаженные колбочки не только обретают морфологические и физиологические характеристики нормальных фоторецепторов, но также функционируют должным образом, передавая сигналы нижележащим слоям нервных клеток.

В ходе эксперимента ученым удалось установить идеальный возраст фоторецепторов для переноса, включения и созревания трансплантата. Ученые также обнаружили, что для оптимальной интеграции в сетчатку и взаимодействия с другими клетками колбочкам требуется значительное время, до 6 месяцев. Взаимодействие трансплантированных клеток с клетками сетчатки хозяина имеет решающее значение для их успешного созревания. Некоторые из оставшихся клеток сетчатки (например, клетки Мюллера) послужили каркасом для новых фоторецепторов и помогли им правильно организоваться в пространстве.

Полученные в результате исследования знания помогут переосмыслить будущие подходы к трансплантации фоторецепторов и приблизиться к использованию данной технологии для восстановления зрения у людей.

Текст: Павел Кулагин

Sylvia J. Gasparini, Karen Tessmer, Miriam Reh, Stephanie Wieneke, Madalena Carido, Manuela Völkner, Oliver Borsch, Anka Swiersy, Marta Zuzic, Olivier Goureau, Thomas Kurth, Volker Busskamp, Günther Zeck, Mike O. Karl, Marius Ader

Transplanted human cones incorporate into the retina and function in a murine cone degeneration model

https://www.jci.org/articles/view/154619