Репрограммированные клетки помогли ослепшим мышам отличить свет от тени

Американские биологи продвинулись на шаг ближе к лечению дегенеративных болезней сетчатки: они имплантировали ослепшим мышам палочкоподобные клетки, полученные репрограмммированием из фибробластов. Таким образом удалось восстановить чувствительность к свету почти в половине случаев. Причем эффект был заметен даже на поздних стадиях дегенерации сетчатки, когда собственных палочек в сетчатке мышей уже не осталось — это значит, что подсаженные клетки действовали сами по себе, а не сливались с уже имеющимися. Работа опубликована в журнале Nature.

Среди множества тканей и органов, которые ученые пытаются выращивать из стволовых клеток, сетчатка стоит особняком. Проблема в том, что в глазу человека вообще немного стволовых клеток, поэтому «запасные элементы» приходится добывать с помощью репрограммирования. Иными словами, сначала у пациента берут клетки другой ткани, чаще всего — фибробласты, затем их превращают в аналог зародышевых клеток (индуцированные плюрипотентные клетки), а потом дифференцируют в клетки нужного типа. Таким образом уже удалось получить пигментный эпителий (слой, на котором лежат фоторецепторы) и роговицу.

Однако сетчатка по структуре своей настолько сложна, что пока ни у кого не получилось вырастить ее in vitro. Сай Шавала (Sai Chavala) из Центра здоровья при Университете Северного Техаса вместе с коллегами решили пойти другим путем и восстановить ее работу in vivo. В качестве модели они взяли мышей с мутацией в гене rd1, которая вызывает разрушение палочек — фоторецепторных клеток, ответственных за восприятие интенсивности света. К концу месяца жизни палочек в их сетчатке уже не остается, и они перестают реагировать на свет.

Новые палочки исследователи решили по традиции получить из фибробластов. Однако они приняли решение избежать стадии индуцированных плюрипотентных клеток, потому что она повышает риск образования опухолей. И вместо классического репрограммирования применили трансдифференцировку — то есть попробовали получить палочки из фибробластов напрямую.

Для этого они взяли другую линию мышей, у которых нет мутации в rd1, но палочки которых экспрессируют зеленый флуоресцентный белок. У этих животных забрали фибробласты и обработали их белковым коктейлем для получения нейронов. Оказалось, что сами по себе четыре белка из коктейля не позволяют превратить фибробласты в палочки, но добавив еще один белок, авторы работы получили палочкоподобные клетки, в которых работали гены сетчатки.

Эти клетки подсадили под сетчатку 24-дневным мышам. Чтобы проверить, насколько этот метод эффективен, исследователи измеряли зрачковый рефлекс: на сколько процентов снижается размер зрачка в качестве реакции на свет. В 6 глазах из 14 прооперированных они заметили улучшения: зрачок начал сжиматься при такой интенсивности, которую мыши, не получившие терапии, не распознавали. Кроме того, те животные, у которых ученые заметили улучшения, стали в полтора раза больше времени проводить в темноте при выборе между светлым и темным помещением, то есть вели себя в этом отношении так же, как зрячие мыши.

Затем исследователи повторили свой эксперимент на 31-дневных мышах, у которых собственные палочки уже полностью дегенерировали. Но и у них в половине случаев (3 из 6) удалось добиться возвращения зрачкового рефлекса. Это означает, что трансплантируемые клетки не помогают выживать собственным палочкам мышей, а сами занимают их место в сетчатке.

Таким образом, авторы работы продемонстрировали, что репрограммированные клетки могут приживаться в сетчатке и частично принимают на себя функции погибших фоторецепторов. В то же время, они отмечают, что эта технология пока далека от клинического применения — для того, чтобы трансплантировать палочкоподобные клетки людям, необходимо повысить эффективность репрограммирования, потому что сами по себе фоторецепторы не делятся ни в культуре, ни внутри организма.

Мы уже писали о других технологиях, с помощью которых ученые пытаются восстанавливать зрение: это, например, оптогенетика и мозговые имплантаты. Также недавно для этого впервые использовали генетическое редактирование. А о том, как врачи уже умеют работать с человеческим глазом, читайте в нашем материале «Тоньше алмазного ножа».

Полина Лосева