Kāpēc fotoreceptoru šūnu izdzīvošana nesasniedz 100%: noskaidroti galvenie mehānismi

Pensilvānijas Universitātes zinātnieki Raghavi Sudharsana vadībā ir atklājuši, kāpēc aptuveni 70% transplantēto fotosensoro cilmes šūnu (PRPC) no inducētām pluripotentām cilmes šūnām iet bojā pirmajās dienās pēc transplantācijas tīklenē. Viņu darbs, kas publicēts žurnālā Stem Cell Research & Therapy, norāda uz vielmaiņas stresu donoru šūnās kā galveno vaininieku agrīnai šūnu zaudēšanai.

Priekšnosacījumi

PRPC šūnu transplantācija tiek uzskatīta par daudzsološu pieeju progresējošu deģeneratīvu tīklenes slimību (pigmentozas retinīta, makulas deģenerācijas) ārstēšanā. Tomēr donoru šūnu zemais izdzīvošanas rādītājs ierobežo terapijas efektivitāti. Līdz šim galvenā uzmanība tika pievērsta imūnās atbildes nomākšanai, taču pat ar plašu imūnsupresiju zaudējumi joprojām bija katastrofāli.

Dizains un metodes

1. Modeļi:

   • Veseliem suņiem un retinīta pigmentosa modeļa suņiem tika veiktas fluorescenti iezīmētu PRPC subretinālas injekcijas.

2. Izdzīvošanas aplēse:

   • Fluoresceīna angiogrāfija un optiskā koherences tomogrāfija (OCT) reģistrēja transplantēto šūnu tilpumu pirmajā dienā, trešajā un septītajā dienā.

3. Vienas šūnas transkriptomika (scRNA-seq):

   • PRPC tika izolētas no tīklenes vietām 3. dienā, un tika analizēta ar metabolismu un apoptozi saistīto gēnu ekspresija.

4. Imūnhistoķīmija:

   • Transplantācijas zonā tika novērtēti oksidatīvā stresa marķieri (4-HNE), mitohondriju statuss (Tom20) un mikrogliju aktivācija (Iba1).

Galvenie rezultāti

• Masveida šūnu zudums: aptuveni 70% PRPC izzuda līdz 7. dienai gan veselās, gan deģenerējošās tīklenēs, neskatoties uz imūnsupresiju.
• Metaboliskais stress: scRNA-seq atklāja dramatisku oksidatīvās fosforilēšanās gēnu (CYCS, COX4I1) ekspresijas samazināšanos un apoptozes marķieru (BAX, CASP3) transkripcijas palielināšanos.
• Mitohondriju disfunkcija: Imūnhistoķīmija uzrādīja Tom20 marķējuma fragmentāciju un zudumu transplantētajās PRPC šūnās, un paaugstināts 4-HNE līmenis norādīja uz oksidatīviem bojājumiem.
• Mikrogliju loma: Transplantācijas zonā Iba1⁺ mikrogliju šūnu aktivitāte palielinājās, reaģējot uz PRPC nāvi, kas varēja saasināt lokālo iekaisumu un veicināt turpmākus zudumus.

Ietekme uz šūnu terapiju

Šie atklājumi maina paradigmu: lai palielinātu PRPC iesakņošanos, ir nepieciešams ne tikai nomākt imūnreakciju, bet arī atbalstīt donoru šūnu enerģijas metabolismu. Iespējamās intervences:

• PRPC iepriekšēja "metabolisma priekšapmācība" normālos kultivēšanas apstākļos substresa slodzes robežā, lai uzlabotu to mitohondriju noturību.
• Mitohondriju stabilizatoru (koenzīma Q₁₀, karnitīna) kokteiļi transplantācijas laikā un tūlīt pēc tās.
• Vietējās tīklenes mikrovides modulācija: antioksidantu vai mitohondriju aizsargu piegāde transplantācijas zonai.

Praktiski secinājumi un perspektīvas

• Metabolisma priekšapstrāde: PRPC kondicionēšana viegla vielmaiņas stresa apstākļos pirms transplantācijas, lai uzlabotu to izturību.
• Sastatņu piegāde: bioloģiski noārdāmu matricu izmantošana, kas nodrošina pakāpenisku donoru šūnu pāreju no bagātīgas barotnes uz tīklenes vidi.
• Uzturvērtības atbalsts: antioksidantu vai mitohondriju elpošanas substrātu piegāde kopā ar PRPC.

“Mēs jau sen cīnāmies tikai ar imūnbarjeru, bet tagad ir skaidrs, ka, neatrisinot vielmaiņas šoka problēmu, transplantāti ir lemti priekšlaicīgai nāvei,” secina Raghavi Sudharsan.

Darbs, ko atbalsta Nacionālais acu institūts, paver ceļu dzīvotspējīgākām šūnu terapijām, lai atjaunotu redzi pacientiem ar deģeneratīvām tīklenes slimībām.