Репопуляция ганглиозных клеток сетчатки для восстановления зрения при оптической нейропатии: дорожная карта консорциума RReSTORe

Основные положения и результаты:

При атрофии зрительного нерва погибают ганглиозные клетки сетчатки (ГКС), нервные клетки, длинные отростки которых образуют зрительный нерв. Чтобы вернуть утраченное зрение, пришлось бы заменить эти клетки, а новые клетки должны вырастить отросток до самого мозга. Эта статья объемом 46 страниц представляет собой согласительное заявление консорциума RReSTORe, в который входят более 200 исследователей по всему миру, работающих над этой задачей. В статье нет ни исследования, ни пациентов. Это обзор и дорожная карта исследований, основанные почти целиком на лабораторных и животных данных.

В статье изложена оценка исследователей, наиболее заинтересованных в регенерации зрительного нерва. Они считают, что это “может оказаться осуществимым”. Они также заявляют, что в этой области “еще не создано окончательного лекарства” от потери зрения при оптической нейропатии “и даже нейропротективного лечения, которое существенно замедляло бы прогрессирование болезни”, что у животных в настоящее время выживает менее 1% трансплантированных ганглиозных клеток и что пока никто не показал, чтобы трансплантированные клетки вновь соединяли глаз с мозгом. Дорожная карта касается ганглиозных клеток, полученных из плюрипотентных стволовых клеток или преобразованных из собственных поддерживающих клеток сетчатки. Мезенхимальные стволовые клетки в ней не рассматриваются.

Цель:

Определить наиболее острые нерешенные вопросы, стоящие между сегодняшними лабораторными результатами и лечением, заменяющим ганглиозные клетки сетчатки при глаукоме и других оптических нейропатиях, и предложить эксперименты для ответа на них.

Методы:

С января по апрель 2022 года участники консорциума приняли участие в виртуальном процессе выработки консенсуса, затем 29 апреля 2022 года собрались на однодневный семинар в Денвере, штат Колорадо, в пяти параллельных дискуссионных группах: развитие и дифференцировка ГКС; методы и модели трансплантации; выживание, созревание и взаимодействие ГКС с реципиентом; внутренняя проводка сетчатки; связь глаза с мозгом. В статье резюмировано обсуждение каждой группы, а завершает ее таблица исследовательских целей. Статья отражает консенсус экспертов. В ней нет протокола поиска и оценки качества доказательств, поэтому она не является систематическим обзором.

Результаты:

1. Получение клеток: ГКС-подобные клетки теперь можно получать в больших количествах из эмбриональных или индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, что авторы считают ключевым достижением последнего десятилетия. Ряд проблем остается открытым. Клетки, созданные в лаборатории, незрелые, ГКС внутри органоидов сетчатки со временем погибают, а более 86% ГКС человека относятся к “карликовому” (midget) типу, необходимому для четкого зрения, и для него нет протокола получения. Никто не знает, какие из примерно 18 подтипов ГКС человека нужно заменить для полезного зрения. Второй путь, превращение собственных мюллеровых глиальных клеток сетчатки в нейроны, дал ГКС-подобные клетки у взрослых мышей с травмой, но роста отростков в зрительный нерв показано не было.

2. Доставка в глаз: Консорциум приводит следующие цифры и препятствия.

• Выживаемость трансплантированных первичных ГКС составляет около 1%. Для человеческих клеток, помещенных в глаза приматов, она обычно ниже 1%.
• Введение большего числа клеток выживаемость не улучшает. В одном исследовании на крысах после введения 40 000 клеток выжило больше донорских клеток, чем после введения 60 000. Предполагаемые причины: слипание клеток, сдвиговое напряжение в игле, конкуренция за питательные вещества и более сильная иммунная реакция.
• Большинство исследований наблюдают животных до 3 месяцев.
• Внутренняя пограничная мембрана, тонкий слой, выстилающий сетчатку, физически препятствует введенным клеткам. Ферменты, растворяющие ее, помогают у грызунов, но могут вызывать воспаление сетчатки, а хирургическое удаление мембраны является более применимым к людям вариантом.
• Введение свободных клеток в стекловидное тело удавалось только у грызунов, у которых глаз имеет крупный хрусталик и узкую полость стекловидного тела. В более крупных глазах клетки, вероятно, застрянут далеко от сетчатки и слипнутся, поэтому, скорее всего, потребуется каркас, помещенный на поверхность сетчатки после витрэктомии.
• Типичные лабораторные грызуны имеют возраст от 2 до 6 месяцев, что эквивалентно человеку в возрасте от 20 до 30 лет, тогда как большинство пациентов пожилого возраста, с запущенной болезнью, рубцеванием и хроническим воспалением.
• “Невозможно ввести иглу в глаз, не вызвав некоторого воспаления”, поэтому, вероятно, потребуется противовоспалительная схема. Донорским клеткам грозит отторжение, если это не собственные клетки пациента, а чтобы избежать опухолей, их способность к размножению должна быть ограничена.

3. Поддержание жизни клеток: В стекловидном теле мало кислорода, а ГКС сильно зависят от митохондриальной энергии. Изучаемые идеи включают никотинамид (витамин B3) и пируват, которые сами по себе давали кратковременное улучшение зрительной функции у пациентов с глаукомой. Другие идеи: гипоксическое прекондиционирование, блокировка путей гибели клеток (каспаза-2 siRNA уже проходит клинические испытания при оптических нейропатиях) и маскировка сигнала “съешь меня”, из-за которого микроглия поглощает донорские клетки. Одним из побочных наблюдений было то, что через неделю после трансплантации ГКС, полученных из стволовых клеток, больше собственных ГКС реципиента выживало после раздавливания зрительного нерва, возможно, благодаря переносу внеклеточных везикул.

4. Встраивание в сетчатку: Новые ГКС должны соединиться с биполярными и амакриновыми клетками. Эти клетки-партнеры при оптической нейропатии относительно сохранны, поэтому нужная для подключения сеть должна по-прежнему существовать. На практике лишь немногие донорские клетки достигают слоя ганглиозных клеток, и еще меньше образуют сети.

5. Достижение мозга: За последние 15 лет воздействие на такие пути, как PTEN/mTOR и SOCS3, заставило поврежденные ГКС у грызунов вновь отращивать отростки на большие расстояния. Авторы надеются, что то же самое можно сделать в трансплантированных клетках. Остается несколько препятствий. Решетчатая пластинка, коллагеновое сито в области головки зрительного нерва, у грызунов отсутствует, и ее влияние на регенерацию практически не изучено. Другие препятствия: направление роста в зрительной хиазме, восстановление упорядоченной карты в мозге, отсутствие миелина у вновь выросших отростков и зрительные релейные центры мозга, которые уменьшаются и теряют клетки в течение 90 дней после потери входящих сигналов.

Выводы:

Консорциум пишет, что его обсуждения “дали больше вопросов, чем ответов”. Он призывает к работе на крупных животных (свиньях, кошках, тупайях, приматах), на моделях старых животных и поздней стадии болезни, а также к визуализации, способной отслеживать отдельные клетки в живом глазу.

Авторы ожидают, что для установления безопасности первыми пациентами в любом исследовании станут пациенты с запущенной болезнью и тяжелой или полной потерей зрения. Наибольшие шансы на пользу они ожидают у людей с недавней острой потерей зрения и называют в качестве первых кандидатов глиому зрительного пути при нейрофиброматозе 1 типа или острую ишемическую оптическую нейропатию. Они предлагают скромные первые цели. Восстановление даже базового светоощущения через один тип ГКС (внутренне фоточувствительные клетки) могло бы наладить нарушенный цикл сна и бодрствования, обычный у полностью слепых людей.

Справочная информация:

Для людей с атрофией зрительного нерва сегодня нигде нет терапии, которая заменяет утраченные ганглиозные клетки сетчатки или восстанавливает зрительный нерв человека. Дорожная карта, написанная в 2023 году, говорит о первой трансплантации ГКС человеку лишь как о событии, которое еще предстоит, и не упоминает мезенхимальные стволовые клетки. Реалистичная цель любого современного клеточного лечения, включая МСК, состоит в поддержке сохранившихся, плохо работающих клеток с помощью секретируемых факторов. Этот эффект при оптической нейропатии не подтвержден в контролируемых исследованиях.

Тема сроков повторяется на протяжении всей статьи. В мышиной модели раздавливания почти 90% ГКС погибают в течение трех недель, а мишени в мозге вскоре начинают атрофироваться. Консорциум считает, что любой регенеративный подход скорее всего сработает на ранней стадии, а давняя атрофия, в которой находится большинство обращающихся за лечением пациентов, станет самым трудным случаем.