Выращенная сетчатка из стволовых клеток

Весной 2018 года в двух авторитетных научных журналах – Nature Biotechnology (da Cruz L. et al.) и Science Translantional Medicine (Kashani A.H. et al.) – появились публикации об первом опыте трансплантации слоя клеток ретинального пигментного эпителия (РПЭ), выращенных из стволовых клеток, при возрастной макулярной дегенерации (ВМД). В данной статье представлен краткий обзор литературных сведений об этом методе терапии.

    До внедрения технологии трансплантации клеток или тканей в клиническую практику необходимо решить как минимум две проблемы. Во-первых, требуется найти коммерчески доступный источник стволовых клеток и получить одобрение контролирующих органов, например, Food and Drug Administration (FDA). Во-вторых, необходимо разработать и усовершенствовать методы дифференцировки и созревания клеток, а также методы их хирургической доставки. Этот путь может быть пройден только благодаря передовым достижениям науки, медицины и инженерии.

    Источником получения клеток РПЭ в настоящее время могут быть эмбриональные человеческие стволовые клетки и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Оба типа стволовых клеток могут самообновляться и дифференцироваться в различные типы клеток взрослого человека. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки получают из зрелых клеток взрослого человека путем их перепрограммирования и перевода в состояние, близкое к эмбриональному статусу. Эмбриональные человеческие стволовые клетки получают из эмбрионов человека, находящихся в стадии бластоцисты.

    Эмбриональные человеческие стволовые клетки являются аллогенным материалом и, следовательно, обладают определенным потенциалом к отторжению вследствие несовпадения поверхностных белков комплекса гистосовместимости. Пациенты, которым была проведена имплантация клеток с отсутствием гистосовместимости, нуждаются в проведении длительной системной иммуносупрессии. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, получаемые из собственных зрелых клеток, имеют отличную гистосовместимость, однако могут иметь мутации генетического материала, связанные с возрастом.

    Получение подходящих аутологичных клеток РПЭ из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток – это долгая и дорогая процедура. Кроме того, перепрограммирование клеток может усилить их потенциал к пролиферации и спровоцировать развитие онкологических заболеваний.

    Субретинальное и интравитреальное введение суспензии клеток РПЭ, полученной из стволовых клеток, обладает некоторой эффективностью и достаточно безопасно (Shwartz S.D. et al., Park S.S. et al.). Однако при помощи этих методик восстановить утраченный пигментный эпителий в зоне географической атрофии не удалось. Предполагают, что некоторая эффективность данных методик связана в большей степени с паракринными механизмами, обеспечивающими поддержку оставшейся ткани сетчатки вне зоны географической атрофии.

    Следующим шагом в эволюции клеточной терапии стала попытка восстановления зоны географической атрофии при помощи имплантации монослоя поляризованных клеток РПЭ, который смог бы имитировать природную структуру РПЭ и, возможно, его функции. Имплантация монослоя теоретически может иметь преимущества над введением суспензии клеток.

    Для трансплантации монослоя клеток РПЭ требуется поддерживающая мембрана, подобная естественной мембране Бруха (Booij J.C. et al.). Такая мембрана должна быть полупроницаемой, чтобы удерживать клетки РПЭ и в то же время обеспечивать полноценную диффузию веществ между сетчаткой и хориоидеей. В литературе описаны попытки использования в качестве каркаса для размещения клеток различных натуральных субстанций – амниотической мембраны, гиалуроновой кислоты, желатина, фибриногена, шелка, коллагена и передней капсулы хрусталика.

    Однако натуральные субстанции не всегда можно получить в больших производственных масштабах. Они могут иметь вариабельные физические характеристики, потенциально аллергогенны и кроме того, могут стать переносчиком различных заболеваний. Несмотря на это в литературе описан один клинический случай применения коллагеновой мембраны при лечении неоваскулярной ВМД. Mandai M. et al. выполнили трансплантацию слоя клеток РПЭ, полученного из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, одному пациенту. Клетки РПЭ были культивированы на коллагеновом каркасе, а затем непосредственно перед имплантацией каркас был разрушен при помощи коллагеназы.

    Серьезных побочных эффектов операции не отмечалось в течение 25-месячного периода наблюдения. Ухудшения или улучшения максимальной корригированной остроты зрения не произошло. Трансплантация клеток РПЭ, запланированная второму пациенту, выполнена не была по причине выявления мутаций в ДНК клеток РПЭ, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Набор участников для проведения данного исследования проводился в 2015 году.

    Синтетические мембраны являются альтернативой натуральным субстанциям. Производство синтетических материалов легче поддается контролю, и продукты получаются более униформными, но их биосовместимость остается спорным моментом. В недавнем клиническом исследовании, проведенном London Project to Cure Blindness, использование полиэтилен терефталата (polyethylene terephthalate (PET)) в качестве каркаса для клеток РПЭ, полученных из эмбриональных человеческих стволовых клеток, привело к массивному субретинальному кровотечению у двух пациентов с неоваскулярной ВМД (da Cruz L. et al). PET – это наиболее часто используемый небиодеградируемый термопластический полимер семейства полиэстеров, используемый в том числе при производстве одежды и контейнеров. Тем не менее, хотя у одного из пациентов произошло развитие пролиферативной витреоретинопатии, потребовавшей проведения ревизии витреальной полости, у обоих пациентов было отмечено улучшение зрения и увеличение скорости чтения.

    В другом исследовании, организованном California Institute of Regenerative Medicine, группе исследователей из University of Southern California, University of California-Santa Barbara и California Institute of Technology, удалось создать лист из парилена (parylene) субмикронной толщины, который смог обеспечить необходимую поддержку и поляризацию клеток РПЭ, выращенных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (Koss M.J. et al., Brant Fernandes R.A. et al.).

    Парилен – это небиодеградируемая субстанция, которая успешно используется in vitro, а также в исследованиях на животных и в клинических исследованиях. Недавно были опубликованы предварительные результаты фазы 1 исследования, в котором имплантация этой структуры была выполнена четырем пациентам с продвинутой стадией «сухой» формы ВМД и географической атрофией. После операции у одного пациента произошло улучшение зрения на 17 букв, а у двух других пациентов было отмечено улучшение зрительной фиксации. Эти обнадеживающие данные требуют проведения дальнейших исследований с большим периодом наблюдения и наличием контрольных групп.

    В целом, результаты проведенных клинических исследований демонстрируют потенциал клеток РПЭ, выращенных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и эмбриональных человеческих стволовых клеток, в замещении дегенеративной ткани при ВМД. Хотя все исследования проводились на малом количестве пациентов с продвинутыми стадиями заболевания, небольшое количество осложнений и побочных эффектов, а также улучшение остроты зрения и зрительных функций позволяет предположить, что технология замещения клеток в зоне потери РПЭ представляет собой перспективную терапевтическую технологию. Для уточнения эффективности различных клеточных технологий необходимы большие комплексные исследования. Полученные результаты дают надежду на то, что со временем проблема наиболее распространенной в Западном мире причины потери зрения в скором времени будет решена.

    Humayun M.S., Kashani A.H. Stem cell-derived RPE sheet transplantation offers new hope for AMD treatment. Retina Times. 2018;Issue 74;36(2):6-7.