Modeling of retinal function compensation in retinal dystrophies during stem cell treatment

Abstract

Full Text

Периферические и центральные дистрофии сетчатки - группа заболеваний, характеризующаяся высокой степенью гетерогенности, разным возрастом манифестации, скоростью прогрессирования и подходами к лечению. В связи с этим затруднена их дифференциальная диагностика по клиническим признакам. Полезным инструментом для понимания патогенеза развития дистрофии служит молекулярно-генетическое исследование с последующим созданием карты патологического метаболизма сетчатки. Такой подход всеобъемлющ, требует вовлечения больших вычислительных ресурсов и выверенных баз данных, однако именно он сможет привести к значительному повышению точности прогноза заболевания и к разработке эффективного лечения. Применение стволовых клеток (СК) весьма перспективно, особенно в таком изолированном органе, как глаз, однако основными сдерживающими факторами являются отсутствие понимания механизма действия, наличие противоречивых результатов исследований, высокий информационный шум и отсутствие четких критериев оценки результатов их применения. Помимо вопросов встраивания ауто- или аллогенных СК в сетчатку встает масса нерешенных вопросов о влиянии генома привнесенных клеток на сохранность остаточной функции сетчатки реципиента. В связи с чем, целью исследования стало прогнозирование механизма действия стволовых клеток у 12 пациентов с генетически подтвержденным диагнозом дистрофии сетчатки. Материал и методы. В исследование были включены 4 пациента с болезнью Штаргардта, (P1: ABCA4 c.3113 C>T, c.1622C>T, RDH12 c.482G>A, P2: ABCA4 c.2894A>G, c.2828G>A, c.2588G>C. P3: ABCA4 c.1957C>T, c.203C>T, EYS c.5053T>G P4: GPR143 c.541G>A), две семьи по два сибса с синдромом Ашера (P5, P6: USH2A c.4174G>T, PROM1 c.1550G>A, P7, P8: USH1B c.47T>C), трое пациентов с пигментной дегенерацией сетчатки (P9: USH2A c.1502A>T, P10: USH2A: c.11156G>A, P11: USH1B c.1373A>G) и 1 пациентка с периферической витреохориоретинальной дистрофией (ПВХРД) вследствие миопии высокой степени (P12 ABCA4 c.1117T>G, COL3A1 c.4073G>A). При молекулярной диагностике применялась панель Ion AmpliSeq™ Inherited Disease Panel компании Life Technologies. Пациенты подвергались стандартному офтальмологическому обследованию. Результаты и обсуждение. В исследуемой группе пациентов рассмотрены 4 вида заболеваний, по-разному приводящих к дистрофии сетчатки: болезнь Штаргардта (4 пациента), синдром Ашера (4 пациента), тапеторетинальная абиотрофия сетчатки, или пигментный ретинит, (3 пациента) и близорукость высокой степени (1 пациент), для каждого из которых описан предполагаемый механизм патогенеза. Наиболее перспективным будет применение стволовых клеток со свойствами, которые должны компенсировать: - в первом случае транспортную функцию белка-переносчика АТФ в фоторецепторах и пигментном слое; - во втором случае структурную компоненту базальной мембраны сетчатки, а также кортиевого органа; - в третьем случае актин-связывающие заякори-вающие функции миозина; - в четвертом случае транспортную функцию белка-переносчика АТФ и сохранность структуры склерального каркаса глаза. Поэтому необходимо в каждом конкретном случае достигнуть в СК повышенной экспрессии перечисленных факторов, улучшающих жизнедеятельность сетчатки, прежде, чем вводить СК в сетчатку. Применение СК в лечении дистрофий сетчатки неоднозначно, однако в перспективе может оказаться эффективным. Для этого сначала необходимо описать четкие критерии, по которым можно отслеживать поведение СК в сетчатке с помощью имеющихся диагностических методов, например, адаптивная in vivo микроскопия, ОСТ, молекулярные маркеры, выделяемые со слезой и ВГЖ. Затем необходимо наладить создание СК с определенными паттернами экспрессии, необходимыми в каждом конкретном клиническом случае. A. Kvanta и M.K. Grudzinska в 2013 г. применили дифференцированные производные эмбриональных стволовых клеток человека для лечения географической атрофии сетчатки (PMID: 23890249), подобная работа проводилась C.M. Ramsden, M.B. Powner (PMID: 23715550). A. Gonzalez-Cordero et al. применяют предшественники фоторецепторов из эмбриональных СК человека (PMID: 23873086), K. Hartmann и O. Raabe показали возможность дифференцировки стволовых клеток из амниотической жидкости в нейроноподобные и даже ретиноподобные клетки для лечения дистрофий сетчатки (PMID: 23862099). Выводы. Необходима разработка методологии создания генотип-фенотип корреляционных карт в изучении патогенетических путей развития наследственных заболеваний сетчатки с целью компенсации недостающих метаболических путей с помощью различных методик, в том числе стволовых клеток. Необходимо разработать методы, отслеживающие поведение в сетчатке имплантированных СК. Финансирование: Oftalmic ltd.