Клеточная заместительная терапия даёт новую надежду миллионам людей, страдающих от дегенерации сетчатки (РС) — группы заболеваний, приводящих к слепоте, вызванных потерей светочувствительных фоторецепторных клеток сетчатки. Одним из наиболее перспективных подходов является трансплантация частично дифференцированных фоторецепторных клеток, полученных из стволовых клеток, известных как клетки-предшественники, для замены утраченных в результате болезни. Однако остаётся одно непреодолимое препятствие: многие трансплантированные клетки не выживают достаточно долго, чтобы интегрироваться или восстановить зрение.

Теперь исследователи из Отделения экспериментальной ретинальной терапии (ExpeRTs) Школы ветеринарной медицины Пенсильванского университета под руководством Рагхави Судхарсан и Уильяма А. Бельтрана, в сотрудничестве с исследователями из Университета Висконсин-Мэдисон и Гарвардской медицинской школы, раскрыли основную причину столь ранней неудачи трансплантации.

В исследовании, опубликованном в журнале Stem Cell Research & Therapy , учёные сообщают, что клетки-предшественники фоторецепторов массово погибают в течение первых нескольких дней после инъекции в субретинальное пространство, даже в условиях эффективного иммуносупрессирования. Причиной, по их мнению, является острый метаболический стресс, вызванный резким переходом из богатой питательными веществами среды культивирования в относительно бедные питательными веществами условия субретинального пространства, что приводит к быстрой потере клеток в течение первых нескольких дней после трансплантации.

Исследование указывает на острую необходимость в стратегиях, которые помогут донорским клеткам пережить этот резкий метаболический переход и лучше адаптироваться к сложным условиям сетчатки хозяина.

«Эти результаты действительно подчёркивают, насколько уязвимы трансплантированные клетки в первые несколько дней», — сказал Судхарсан, доцент кафедры экспериментальной офтальмологии. «Мы долгое время рассматривали иммунное отторжение как главную угрозу, но это исследование показывает, что метаболический стресс — не менее серьёзная проблема, требующая новых стратегий, если мы хотим, чтобы эти методы лечения были успешными».

Используя неинвазивную визуализацию, исследователи обнаружили, что ранняя гибель донорских клеток наблюдалась стабильно, независимо от того, была ли сетчатка реципиента здоровой или уже подвергалась дегенерации. Чтобы выяснить первопричину, они провели секвенирование РНК отдельных клеток трансплантированных клеток здоровой сетчатки, которое выявило признаки острого метаболического стресса. Эти результаты были дополнительно подтверждены иммуногистохимическим методом, подтвердившим, что трансплантированные клетки подвергались окислительному повреждению и гибели вскоре после трансплантации.

Тем не менее, исследование выявило и положительный момент: часть донорских клеток выжила и продолжила созревать после трансплантации. В сетчатках, сохранивших часть собственных фоторецепторов, эти выжившие клетки даже смогли начать формировать структуры, напоминающие синаптические связи.

Время трансплантации оказалось решающим. В моделях, где часть фоторецепторного слоя сетчатки оставалась неповреждённой, донорские клетки могли интегрироваться в ткань реципиента. Однако в случаях терминальной стадии дегенерации, когда структура сетчатки была разрушена слишком сильно, трансплантированные клетки не приживались.

«Эти результаты свидетельствуют о том, что для интеграции трансплантированных клеток необходимо некоторое повреждение нативного слоя фоторецепторов», — сказал Бельтран, профессор офтальмологии имени Коринн Р. и Генри Бауэр и директор отделения ExpeRTs. «Но если дегенерация прогрессирует слишком далеко, ретинальная среда становится слишком агрессивной для их выживания».

Исследование подчеркивает критическое терапевтическое окно: стадию прогрессирования заболевания, когда сетчатка повреждена достаточно, чтобы сделать возможной интеграцию, но не настолько, чтобы она больше не могла поддерживать трансплантированные клетки.

Исследование, проведенное при поддержке Национального института глаза и нескольких исследовательских фондов, специализирующихся на проблемах зрения, определяет важнейшую проблему ретинальной клеточной терапии и предлагает конкретные стратегии ее решения. Терапия, направленная на замену утраченных фоторецепторов, должна не только проводиться в правильное время, но и включать стратегии защиты донорских клеток от раннего метаболического стресса, такие как прекондиционирование, доставка с помощью матриц или нутритивная поддержка.

«По мере того, как эта область приближается к клиническим испытаниям, — сказал Судхарсан, — понимание того, как реагируют как трансплантированные клетки , так и сетчатка реципиента, будет иметь решающее значение для разработки методов лечения, которые действительно будут эффективны для пациентов».