Visual receptor cells transplantation to correct blindness in experiment

Full Text

Среди причин частичной или полной утраты зрения значительная доля приходится на патологию фоторецепторного аппарата - врожденных аномалий, отслойку сетчатки различного генеза, пигментную дистрофию сетчатки и др. К сожалению, существующие способы лечения не всегда эффективны, а при ряде заболеваний радикальные методы коррекции вообще отсутствуют. Вместе с тем, установлено, что 80-90% информации о состоянии внешнего мира человек получает посредством зрения. Утрата этого чувства или его существенное ослабление приводит к стойкой инвалидизации, почти полной социальной дезадаптации.

Сетчатая оболочка глаза - сложно устроенная структура, по-своему гистогензу вполне соответствующая части головного мозга, вынесенной на периферию организма. На 4-5-й неделях эмбриогенеза происходит выпячивание глазного пузыря из материала выстилки переднего отдела будущего мозга. На этой стадии будущая сетчатка представлена двумя слоями нейробластов.

В дальнейшем происходит увеличение количества клеток и их дивергентная дифференцировка, которая приводит к тому, что к 8-му месяцу внутриутробного развития человека формируется морфологически дефинитивная сетчатка. Функциональное «созревание» фоторецепторного аппарата происходит и после рождения. В сетчатке выделяют 10 слоев, три из которых представляют собой уровни расположения последовательно соединенных нейронов.

Слой, в котором расположены первые нейроны зрительного анализатора, граничит с пигментными клетками. Возбуждение, возникшее в фоторецепторных нейронах - палочках и колбочках, передается на второй нейрон - биполярный; в дальнейшем их отростки переключаются на ганглионарные клетки, чьи аксоны и формируют зрительный нерв. Таким образом, фоторецепторные клетки - палочки и колбочки, расположенные в наружном ядерном слое, являются видоизмененными нейронами, интегрированными в сложную нейронную сеть сетчатки, и, как свойственно подавляющему большинству нейронов, камбиальные элементы для клеточной регенерации сетчатки практически отсутствуют.

Еще в 20-х годах прошлого века исследователи предпринимали попытки трансплантации фоторецепторного аппарата (у земноводных). Первая успешная пересадка сетчатки млекопитающего датируется 1959 годом, когда были трансплантированы части сетчатки. Будучи помещенными в глазные среды, они не погибали сразу, но и не интегрировались в сетчатку реципиента [1].

В дальнейшем реципиентам пересаживали нейробласты - предшественники палочек и колбочек, полученные из фетального материала. Предпринимались попытки осуществлять трансплантации после этапа культивирования in vitro; трансплантировались фоторецепторы взрослых особей, однако результаты этих исследований были весьма противоречивы и не получили существенного дальнейшего развития [2, 3]. Одним из критериев успешной трансплантации является формирование синаптических связей между фоторецепторами и нейронами реципиента, чего удавалось добиться лишь в единичных случаях [4, 5]. Однако, настоящих успехов удалось добиться только исследовательской группе R. MacLaren и R.R. Ali, о чем сообщил журнал Nature 9 ноября 2006 г.

Исследователи из Британии считают, что пересаживать следует не ранние предшественники палочек и колбочек, а постмитотические прекурсоры - на стадии начала образования межклеточных синаптических связей. В ходе эксперимента, выполненного на мышах, страдающих генетическим дефектом - дегенерацией сетчатки, показано, что пересаженные клетки, полученные от трансгенных (GFP⁺, CFP⁺) реципиентов на сроках от 1 до 15 дня постнатальной жизни, способны колонизировать сетчатку в пределах наружного ядерного слоя и дифференцироваться в фоторецепторы. Наибольший успех был достигнут с применением клеток, полученных от мышат в возрасте 3-5 дней. Реципиентам инъецировали от 300 до 1000 клеток в субретинальный слой. Пересаженные клетки дифференцировались в морфологически идентифицируемые палочки и колбочки. Они формировали функционирующие синаптические связи с биполярными клетками, что было доказано возникновением и проведением электрических потенциалов в ответ на освещение и поведением ранее слепых мышей.

Вероятность слияния пересаженных клеток с фоторецепторами реципиента была сведена к минимуму посредством пересадки GFP⁺ клеток CFP⁺ реципиентам. При конфокальной микроскопии кофлюоресценция не была обнаружена ни в одном из наблюдений. Кроме того, ядра пересаженных клеток были маркированы BrdU, что также подтвердило донорское происхождение сформированных фоторецепторных клеток в сетчатке реципиента. Показано, что клетки, полученные от животных в возрасте до 3-х дней, еще способны делиться, позже они мигрируют в область наружного ящерного слоя.

Авторы указывают, что установленные на мышах закономерности лишь открывают перспективы для дальнейших исследований в области лечения заболеваний сетчатки у человека. По степени морфо-функциональной зрелости предшественники фоторецепторов 3-5 дня жизни у мышей соответствуют таковым у человека во втором триместре внутриутробной жизни. По понятным причинам данный клеточный материал не может рассматриваться как перспективный для пересадок. Вместе с тем, сотрудники той же исследовательской группы показали, что прогрессивное развитие постмитотических предшественников палочек и колбочек ассоциировано с началом функционирования транскрипционного фактора Nlr. Пересаженные клетки, находящиеся на этой стадии развития, характеризовались лучшим приживлением и дифференцировкой в фоторецепторы. Активацию данного фактора наблюдали и в культуре эмбриональных стволовых клеток человека. Вероятно, ЭСК, отобранные на стадии активации данного фактора, способны к прогрессивной дифференцировке в фоторецепторные клетки сетчатки, что, по мнению исследователей, приведет в ближайшие 5 лет к созданию клеточной биотехнологии лечения патологии сетчатки у человека.

About the authors

R. V. Deev

Author for correspondence.
Email: redaktor@celltranspl.ru
Russian Federation

References

Supplementary files