Įvadas

Glaukoma yra pagrindinė negrįžtamo apakimo priežastis visame pasaulyje, nes tinklainės ganglijinės ląstelės (TGL), kurios jungia akį su smegenimis, miršta ir negali regeneruotis (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Be TGL regos signalai iš tinklainės negali pasiekti smegenų centrų (tokių kaip šoninis kelinis branduolys ir viršutinis kalnelis), todėl prarandamas regėjimas. Dabartiniai glaukomos gydymo būdai (pvz., akispūdžio mažinimas) gali apsaugoti išgyvenusias TGL, tačiau negali atkurti jau prarastų (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Kamieninių ląstelių terapija siekia pakeisti prarastas TGL, diferencijuojant žmogaus pluripotentines kamienines ląsteles (embrionines kamienines ląsteles, EKL, arba indukuotas pluripotentines kamienines ląsteles, iPKL) į TGL ir persodinant jas į akį (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Iš principo tai galėtų užtikrinti neribotą tinklainės neuronų šaltinį (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tačiau norint įgyvendinti šią viziją, reikia įveikti didžiulius iššūkius: naujos TGL turi išgyventi, išauginti aksonus per akies išėjimo angą (akytąją plokštelę) į regos nervą, nukeliauti didelius atstumus iki tikslių smegenų taikinių, suformuoti funkcines sinapses ir būti mielinuotos – visa tai slopinančioje suaugusios centrinės nervų sistemos aplinkoje.

Šiame straipsnyje apžvelgiama naujausia TGL išvedimo iš žmogaus kamieninių ląstelių ir jų persodinimo gyvūnų modeliuose būklė. Toliau aptarsime kritines kliūtis sėkmei – aksono augimą per akytąją plokštelę, nukreipimą į gumburo ir kalnelių taikinius, sinapsių formavimąsi ir mielinizaciją – taip pat saugumo problemas (imuninis atmetimas, navikų rizika) ir pristatymo metodus (į stiklakūnį ar po tinklaine injekcija). Galiausiai, pateikiame realistinę perspektyvą, kada gali būti įmanomi pirmieji klinikiniai tyrimai su glaukomos pacientais ir kokių rezultatų matavimo rodiklių jie reikalautų. Visame tekste siekiame aiškumo: pagrindiniai terminai yra paryškinti, o bet kokios techninės sąvokos paaiškinamos plačiajai auditorijai.

TGL diferencijavimas iš žmogaus pluripotentinių kamieninių ląstelių

Mokslininkai sukūrė daugybę protokolų, skirtų žmogaus EKL arba iPKL paversti į TGL panašiais neuronais. Paprastai kamieninės ląstelės pirmiausia nukreipiamos į tinklainės progenitorinių ląstelių būseną, naudojant augimo faktorių ir mažų molekulių derinius, kurie imituoja akies vystymąsi (pavyzdžiui, FGF, IGF, BMP, Wnt ir Notch kelio moduliatorius) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tinkamomis sąlygomis šios ląstelės toliau diferencijuosis į TGL, o tai galima patvirtinti naudojant TGL žymenis. Pagrindiniai žymenys apima transkripcijos faktorius BRN3B (POU4F2) ir ISL1, RNR jungiantį baltymą RBPMS, neuronų citoskeleto baltymą β-III tubuliną (TUJ1) ir sinukleiną-γ (SNCG). Iš tiesų, viename tyrime buvo parodyta, kad iš PKL gautos kultūros ekspresuoja kelis TGL žymenis: „transkripcijos faktoriai, tokie kaip BRN3, ISL1 ir SNCG“, atsirado kartu su ilgais neuritais, patvirtindami TGL tapatybę (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Šios kamieninių ląstelių TGL savo genų ekspresija ir morfologija primena natūralias ląsteles, išaugina ilgus procesus ir generuoja veikimo potencialus.

TGL nėra vienalytis ląstelių tipas. Egzistuoja dešimtys TGL potipių (pvz., judesiui jautrios kryptį atpažįstančios ląstelės, „įjungimo/išjungimo“ centro ląstelės, savaime jautrios šviesai melanopsino ląstelės, alfa-TGL ir kt.), kiekviena su skirtingomis funkcijomis (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Gyvūnų tyrimai katalogavo daugiau nei 30 TGL potipių pagal anatomiją ir molekulinius žymenis (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), ir įrodymai rodo, kad žmonės turi apie 20 ar daugiau potipių su unikaliais ryšiais (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Teoriškai, kamieninių ląstelių protokolai galėtų būti koreguojami, kad būtų gauti specifiniai potipiai, reguliuojant vystymosi signalus. Praktikoje dauguma dabartinių metodų siekia sukurti mišrią TGL populiaciją. Tada mokslininkai patvirtina potipių įvairovę atlikdami žymenų derinių dažymą: pavyzdžiui, vienas žmogaus TGL diferenciacijos tyrimas nustatė galimas „įjungimo–išjungimo“ kryptį atpažįstančias TGL (ekspresuojančias CART) ir alfa-TGL (ekspresuojančias SPP1/osteopontiną) savo BRN3+ ląstelėse (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Potipių specifikacijos optimizavimas yra aktyvi tyrimų sritis, nes kiekvienam TGL potipiui (turinčiam savo prieš- ir po-sinapsinius partnerius) reikės tinkamos integracijos in vivo (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

TGL generavimo efektyvumas ir greitis pagerėjo. Ankstyvieji protokolai užtruko kelias savaites ar mėnesius, tačiau naujesni metodai pagreitina procesą. Pavyzdžiui, Luo ir kt. inžineriniu būdu sukūrė transkripcijos faktoriaus NGN2 perteklinę ekspresiją ir neurotrofinę terpę, kad gautų į TGL panašius neuronus vos per dvi savaites, palyginti su 1–2 mėnesiais ankstesnėse 2D ar 3D kultūrose (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Šios ląstelės ekspresavo TGL žymenis ir, persodintos į suaugusių žiurkių akis, „sėkmingai migravo į ganglijinių ląstelių sluoksnį per 1 savaitę“ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Panašiai, pluripotentinės kamieninės ląstelės, auginamos kaip 3D tinklainės organoidai (kurie atkuria akies vystymąsi), natūraliai gamina TGL kartu su kitais tinklainės neuronais. Iš organoidų gautos TGL paprastai turi genų ekspresijos profilius, artimesnius vaisiaus TGL, nei 2D kultūros, ir daugelis grupių dabar renka TGL praturtintas ląsteles iš organoidų transplantacijos eksperimentams (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Nepaisant šios pažangos, išeiga išlieka nedidelė, o kultūros yra nevienalytės. Protokolai dažnai duoda mišrią tinklainės ląstelių populiaciją, kurioje yra nedaug TGL, o išgyvenimas kultūroje gali būti ribotas (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Mokslininkai paprastai naudoja ląstelių rūšiavimą (pvz., Thy1 arba BRN3 reporterius), kad išgrynintų TGL prieš persodinant. Pagrindinis tikslas yra pasiekti labai aukštą grynumą, nes bet kokios nediferencijuotos arba netinkamos ląstelės kelia navikų susidarymo riziką. Neseniai atliktas tyrimas perspėjo, kad „translaciniams tyrimams bus labai svarbu nustatyti donorinių TGL grynumą, siekiant sumažinti teratomos susidarymo riziką“ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Transplantacija gyvūnų modeliuose: išgyvenimas ir integracija

Daugybė ikiklinikinių tyrimų jau išbandė iš žmogaus kamieninių ląstelių gautas TGL gyvūnų modeliuose. Tikslai apima įrodymą, kad persodintos TGL gali išgyventi, integruotis į recipiento tinklainę, išauginti aksonus ir (galiausiai) perduoti signalus. Eksperimentai atlikti daugiausia su graužikais (pelėmis, žiurkėmis), bet taip pat su didesniais gyvūnais (katėmis) ir ne žmogaus primatais.

Diferencijavus arba izoliavus TGL in vitro, tyrėjai jas įterpia į recipiento akį. Dvi pagrindinės strategijos yra įstiklakūninė injekcija (ląstelių injekcija į stiklakūnį, vidinę akies ertmę) arba potinklainei injekcija (ląstelių patalpinimas po tinklaine). Rezultatai skiriasi:

- Įstiklakūninė injekcija techniškai yra paprasta TGL (kurios yra vidiniame tinklainės paviršiuje) pasiekti. Kelios grupės įšvirkštė žmogaus TGL ar iš tinklainės organoidų gautų TGL suspensiją į graužikų stiklakūnį. Pavyzdžiui, Vrathasha ir kt. įstiklakūniniu būdu įšvirkštė apie 50 000 žmogaus iPKL-TGL į WS peles ir nustatė, kad persodintos ląstelės lokalizavosi ganglijinių ląstelių sluoksnyje ir išgyveno mažiausiai penkis mėnesius po transplantacijos (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Šios ląstelės išvystė normalias dendritų struktūras ir sukėlė šviesos sukeliamus veikimo potencialus, beveik identiškus natyvioms pelių TGL (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), įrodydami, kad jos gali funkcionaliai integruotis bent jau tinklainėje. Luo ir kt. (2020) panašiai parodė, kad iš hEKL gautos į TGL panašios ląstelės (per daug ekspresuojančios NGN2) migravo į suaugusių žiurkių ganglijinių ląstelių sluoksnį per savaitę (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Šie rezultatai yra džiuginantys, tačiau ląstelių, kurios iš tiesų integruojasi, skaičius paprastai yra mažas. Vrathasha pranešė, kad vidutiniškai ~672 išgyvenusių donorinių ląstelių tenka vienai pelės tinklainei (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) – tai yra maža dalis normalaus TGL skaičiaus – pabrėžiant sudėtingą aplinką.

Viena iš paprastų įstiklakūninių suspensijų problemų yra ta, kad ląstelės dažnai sulimpa arba neprikimba. Katės TGL pažeidimo modelyje Becker ir kt. nustatė, kad įstiklakūninė ląstelių suspensijos injekcija sukėlė ląstelių agregaciją ir mažą tikrą integraciją (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Jie pažymėjo, kad naudojant karkasą galima pagerinti išgyvenimą ir tinklainės migraciją. Iš tiesų, kai kurie tyrimai dabar įterpia TGL į biomaterialų karkasus ar organoidinį audinį, kad jas palaikytų. Pavyzdžiui, žmogaus tinklainės organoidai (TGL renkami 60–70 vystymosi dieną) buvo persodinti potinklainei į kačių akis. Su sisteminiu imunosupresija, šie organoidų transplantatai išgyveno mažiausiai 1 mėnesį ir, atrodo, suformavo sinapsinius kontaktus su recipiento neuronais (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Potinklainei metodas užtikrino tvirtą donoro audinio ir tinklainės kontaktą, tuo tarpu įstiklakūninės ląstelių suspensijos linkusios plaukti ar sulipti. Kita vertus, potinklainei įterpimas yra sudėtingesnė operacija ir gali būti apribota turimos erdvės (potinklainei erdvė yra plona keturkojų ir primatų akyse).

Mažiems graužikams įstiklakūninis įterpimas išlieka dažniausiu metodu. Po injekcijos sėkmingai persodintos ląstelės buvo nustatytos migruojančios į recipiento tinklainės ganglijinių ląstelių sluoksnį ir ekspresuojančios TGL žymenis (BRN3, RBPMS) nuo savaičių iki mėnesių (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Kai kuriuose tyrimuose pranešama, kad donorinės ląstelės išaugina naujus dendritus ir net pradinius aksonų ūglius link regos nervo galvos. Pavyzdžiui, persodintos hiPKL-TGL pelėms parodė sudėtingas dendritų struktūras ir (stimuliuojant šviesa) generavo postsinapsinius potencialus, rodančius, kad jos suformavo sinapses su bipoliniais/amakrininais interneuronais (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tačiau svarbu būti atsargiems: patirtis su fotoreceptorių transplantacijomis rodo, kad perduoti fluorescenciniai žymenys kartais gali sudaryti įspūdį, jog transplantuotos ląstelės integravosi, nors iš tiesų jos tik perdavė dažus recipiento ląstelėms (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Norint patvirtinti tikrą integraciją, reikalingas kruopštus žymėjimas ir funkcinis testavimas. Visais iki šiol atvejais išgyvena ir integruojasi tik dalis suleistų TGL. Pavyzdžiui, Vrathasha ir kt. suleido 500 000 ląstelių, tačiau vėliau suskaičiavo, kad po 5 mėnesių išgyveno tik ~0,13% (apie 650 ląstelių) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Akivaizdu, kad recipiento tinklainės aplinka sukuria stiprų selektyvinį spaudimą, o išgyvenimas išlieka ribojančiu veiksniu.

Pristatymo būdai: įstiklakūninis ir potinklainei

TGL įterpimo į akį pasirinkimas turi praktinių ir biologinių pasekmių. Įstiklakūninės injekcijos patalpina ląsteles į akies gelį (stiklakūnį) šalia tinklainės. Šis kelias tiesiogiai apsemia vidinę tinklainę, tačiau taip pat gali paveikti ląsteles difuzijos iššūkiais (jos turi prilipti prie tinklainės paviršiaus, kad integruotųsi). Kaip minėta, ląstelių suspensijos be palaikymo gali sulipti; išgyvenimas gali būti prastas, nebent ląstelės greitai migruoja į recipiento audinį. Keli tyrimai parodė, kad karkasiniai arba organoidiniais pagrindu sukurti transplantatai (o ne vienaląstelinės suspensijos) pagerina rezultatus (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Įstiklakūninis įterpimas turi pranašumą dėl palyginti paprastos technikos (ji jau naudojama vaistų injekcijoms ir genų terapijos vektoriams) ir tiesioginio TGL taikymo.

Priešingai, potinklainei įterpimas (ląstelių patalpinimas tarp tinklainės ir tinklainės pigmentinio epitelio) tradiciškai naudojamas fotoreceptorių ar TPE transplantacijoms. TGL transplantacijoms tai yra mažiau intuityvu, tačiau gali suteikti naudingą kontaktą. Singh ir kt. atliktame kačių tyrime, žmogaus tinklainės organoidai buvo implantuoti potinklainei glaudžiai prigludę prie recipiento tinklainės. Nepaisant imunosupresijos poreikio, šie transplantatai išgyveno kelias savaites ir parodė sinapsių formavimosi su tinklainės ganglijinėmis ląstelėmis požymius (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Siaura potinklainei erdvė išlaikė donorines ląsteles vietoje. Tačiau katėms ir primatams ši erdvė yra ypač plona, todėl taikymas yra sudėtingas. Potinklainei operacija taip pat kelia didesnę riziką recipiento tinklainei. Todėl įstiklakūninė injekcija išlieka standartiniu metodu graužikams, o potinklainei arba epiretinalinės (ant tinklainės paviršiaus) strategijos gali būti tyrinėjamos didesnėse akyse.

Apibendrinant, įstiklakūninė injekcija yra lengviausia, tačiau dažnai reikalauja karkasų arba didelio ląstelių skaičiaus, kad būtų užtikrintas išgyvenimas (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Potinklainei transplantatai/grupuotės gali pasiekti tvirtą kontaktą (kaip Singh kačių tyrime (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)), tačiau kelia chirurginių iššūkių. Abu keliai yra tiriami, ir tikėtina, kad ateities protokolai sujungs ląstelių įterpimą į biologiškai suderinamus karkasus ar gelius, kad būtų maksimaliai padidintas donoro ir recipiento sąveika.

Kliūtys aksono regeneracijai ir junglumui

Net jei persodintos TGL išgyvena ir užima savo vietą akyje, didelės kliūtys trukdo joms perduoti regėjimą į smegenis. Normalioje (suaugusio) centrinėje nervų sistemoje pažeistos regos nervo skaidulos blogai atauga. Persodintos TGL susiduria su ta pačia priešiška aplinka. Pagrindinės kliūtys apima:

Aksono augimas per akytąją plokštelę

Akytoji plokštelė yra sieto pavidalo struktūra regos nervo galvoje, kur TGL aksonai išeina iš akies. Tai yra pagrindinė kliūtis ataugimui. Atliekant eksperimentus su gyvūnais, mokslininkai nustato, kad nedaug persodintų TGL aksonų praeina šį barjerą. Vienas kruopštus tyrimas pranešė, kad „kai TGL buvo suleistos į stiklakūnį, nedaug jų integravosi į tinklainę. Iš TGL, kurios sėkmingai integravosi į GCL, daugelis išaugino aksonus, kurie augo link regos nervo galvos, tačiau nedaug jų (apie 10%) praaugo akytąją plokštelę“ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Kitaip tariant, 90% naujų aksonų sustojo prie akytosios plokštelės. Akytoji plokštelė sudaryta iš tankios glijos ir ekstraląstelinės matricos, kurios, tikėtina, sukuria slopinančius signalus ir fizines kliūtis. Šios kliūties įveikimas gali reikalauti arba donorinių aksonų inžinerijos (pvz., aktyvinant augimą skatinančius kelius, tokius kaip mTOR ar Wnt), arba akytosios plokštelės aplinkos modifikavimo (pvz., taikant fermentus ar neutralizuojant slopinančias molekules). Ši problema yra analogiška bet kokiam nugaros smegenų pažeidimui: CNS aksonų regeneracijos nesėkmės savybei. Tai rodo, kad net jei mes patalpiname TGL akyje, norint, kad jų aksonai pasiektų regos nervą, reikės labai stiprių pro-regeneracinių stimulų.

Nukreipimas į smegenų taikinius

Darant prielaidą, kad TGL aksonai gali išeiti iš akies, kitas iššūkis yra aksono nukreipimas dideliais atstumais iki tinkamų taikinių (visų pirma šoninio kelinio branduolio (ŠKB) gumbure ir viršutinio kalnelio vidurinėse smegenyse). Vystymosi metu TGL aksonai yra nukreipiami molekuliniais gradientais (pvz., efrino-A/EphA baltymais) ir spontanine tinklainės veikla. Suaugusioms smegenims paprastai trūksta šių signalų. Kai kurie graužikų tyrimai parodė, kad įmanoma nukreipti regeneruojančius TGL aksonus, kad jie vėl prisijungtų prie viršutinio kalnelio: pavyzdžiui, vienas regos trakto pažeidimo modelis padidino augimą skatinančių genų (mTOR, JAK/STAT) ekspresiją ir stebėjo naujas sinapses kalnelyje (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tačiau šie regeneruoti aksonai neatkūrė regėjimo, nebent jie buvo dirbtinai palaikomi (žr. mielinizacija toliau). Trumpai tariant, tinkamų nukreipimo signalų radimas (arba jų tiekimas) yra atviras tyrimų klausimas. Persodintų TGL aksonai idealiai atkartotų embrioninius nukreipimo signalus, kad smegenyse susidarytų teisingas retinotopinis žemėlapis, tačiau lieka neaišku, kaip tai pasiekti suaugusiems.

Sinapsių formavimasis

Nauji aksonai galiausiai turi suformuoti sinapses su teisingais taikiniais neuronais. Džiugu, kad įrodymai rodo, jog persodintos TGL gali sudaryti sinapsinius ryšius bent jau tinklainėje. Johnson ir kt. atliktame tyrime, iš hiPKL gautos TGL, kurios migravo į recipiento GCL, išvystė normalias dendritų struktūras. Naudojant sinapsinių žymenų dažymą ir šviesos stimuliavimą, autoriai „parodė naujų ir funkcinių sinapsių susidarymą tarp donorinių TGL ir recipiento tinklainės“ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Kitaip tariant, persodintos TGL galėjo prisijungti prie bipolinių/amakrininių interneuronų ir perduoti signalus tolesnėms recipiento ląstelėms, nors atsakai buvo šiek tiek silpnesni nei natyvių ląstelių. Šis atradimas rodo, kad bent jau vidinės tinklainės lygiu gali atsirasti tinkamas laidumas.

Sinapsių formavimas smegenyse yra dar sunkiau pasiekiamas ir matuojamas. Kai kurie regeneracijos tyrimai (ne pačios transplantacijos tyrimai) paskatino TGL aksonus ataugti link kalnelio ir suformuoti sinapses (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Aukščiau minėtame regos trakto pažeidimo modelyje nauji aksonai suprachiasmatinėje/kalnelio srityje suformavo sinapses, tačiau pelės vis dar neturėjo jokio išmatuojamo regos elgesio. Vėliau tai buvo priskirta mielino trūkumui (žr. kitą skyrių), o ne klaidingoms sinapsėms (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Esmė: Sinaptogenezė iš principo yra įmanoma, tačiau užtikrinti tvirtas, tiksliai nukreiptas sinapses, kurios atkuria regėjimą, yra didelis iššūkis. Tam greičiausiai prireiks „į vystymąsi panašių“ signalų, tokių kaip šviesos stimuliavimas (tinklainės bangos) arba palaikomųjų glijos ląstelių ko-transplantacija, siekiant nukreipti ir sustiprinti naujus ryšius.

Regeneruotų aksonų mielinizacija

Galiausiai, TGL aksonai paprastai mielinuojasi tik po to, kai praeina per akytąją plokštelę – įdomi akies konstrukcijos ypatybė. Oligodendrocitai (CNS mielinuojančios ląstelės) yra laikomi už tinklainės ribų per akytąją plokštelę (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Jei persodintos TGL aksonas išeina iš akies, jis patenka į CNS, kuri turi mielinuojančių glijos ląstelių. Tačiau daugeliu eksperimentinių atvejų nauji aksonai išlieka nemielinuoti. Tai svarbu, nes nemielinuoti ilgi CNS aksonai impulsus perduoda labai silpnai. Aukščiau aprašytame regos trakto regeneracijos tyrime, autoriai nustatė, kad naujai suformuoti aksonai buvo nemielinuoti, o pelės neparodė jokio regos pagerėjimo, nebent joms buvo duodama 4-aminopiridino (4-AP) – vaisto, kuris blokuoja kalio kanalus ir padidina laidumą demielinuotose skaidulose (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Iš esmės 4-AP iš dalies atkūrė regėjimą, kompensuodamas mielino trūkumą. Šis rezultatas pabrėžia: net jei TGL aksonas pasiekia savo taikinį, be mielino jis nepakankamai greitai perduos signalus, kad būtų užtikrintas regėjimas. Tinkamos mielinizacijos užtikrinimas – galbūt ko-transplantuojant oligodendrocitų pirmtakus arba stimuliuojant recipiento glijos ląsteles – bus labai svarbus.

Apibendrinant, persodintos TGL susiduria su iššūkiais: tik nedaugelis praauga akytąją plokštelę (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), jos turi rasti tinkamą koridorių iki smegenų taikinių, suformuoti tinkamas sinapses ir tada būti apgaubtos mielinu. Kiekvienas etapas šiuo metu gyvūnų modeliuose turi tik dalinę sėkmę. Šių kliūčių įveikimas yra aktyvi neuroregeneracijos tyrimų sritis.

Imunologiniai ir saugumo iššūkiai

Akis yra santykinai imunologiškai privilegijuota, tačiau ląstelių transplantacija vis tiek kelia imuninės atakos riziką. Jei donorinės ląstelės yra autologinės (iš paties paciento iPKL), atmetimas yra minimalus, tačiau techninis sudėtingumas yra didelis. Alogenines ląsteles (iš kito donoro arba kamieninių ląstelių linijos) lengviau gaminti, tačiau jas gali atakuoti recipiento imuninė sistema. Gyvūnų tyrimuose mokslininkai dažnai naudoja imunosupresinius vaistus, kad skatintų transplantato išgyvenimą. Pavyzdžiui, kačių organoidų transplantacijos tyrime, sisteminė imunosupresija buvo būtina, kad transplantatas išgyventų ir suformuotų ryšius (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Be imunosupresijos, ksenogeninės ląstelės greitai pašalinamos. Įdomu, kad dauguma ikiklinikinių tinklainės transplantacijų tyrimų praneša tik apie nedidelį uždegimą, o ne visišką atmetimą – tai yra akies barjerų nauda (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tačiau ilgalaikė sėkmė greičiausiai reikalaus arba laikinos imunosupresijos, arba pažangių technikų (tokių kaip ląstelių „maskavimas“ imuno-išvengiamomis dangomis) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Bet kokiam būsimam klinikiniam tyrimui su žmonėmis reikės išspręsti šią problemą, kad donorinės TGL nebūtų sunaikintos recipiento T-ląstelių.

Susijęs susirūpinimas yra tumoriškumas (navikų susidarymo tendencija). Pluripotentinės kamieninės ląstelės gali formuoti teratomas, jei persodinamos nediferencijuotos ląstelės. Net nedidelis skaičius užterštų PKL TGL preparate galėtų būti pražūtingas. Todėl mokslininkai pabrėžia didelį persodintos populiacijos grynumą. Vrathasha ir kt. pažymi, kad „labai svarbu nustatyti donorinių TGL grynumą, siekiant sumažinti teratomos susidarymo riziką“ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tam reikalinga kruopšti kokybės kontrolė – pavyzdžiui, ląstelių rūšiavimas naudojant TGL specifinius reporterius arba srauto citometriją, ir testavimas genomo metilinimo ar genų ekspresijos tyrimais, siekiant užtikrinti, kad neliktų pluripotentinių ląstelių (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Iki šiol nebuvo pranešta apie navikus atliekant TGL transplantacijos eksperimentus su mažais gyvūnais, tačiau klinikiniam pritaikymui reikės ypač griežto bet kokio kamieninių ląstelių produkto gryninimo ir patikros prieš išleidimą.

Perspektyva: link klinikinių tyrimų su žmonėmis dėl glaukomos

Atsižvelgiant į aukščiau minėtus didžiulius iššūkius, kada galima pagrįstai tikėtis pirmojo klinikinio tyrimo, skirto TGL pakeitimui glaukomos pacientams? Deja, atsakymas greičiausiai yra „ne greitai“. Ši sritis vis dar yra ankstyvosiose ikiklinikinėse stadijose (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Iki šiol nėra užregistruotas joks klinikinis tyrimas su žmonėmis, skirtas specialiai TGL transplantacijai esant glaukomai. Esančios „kamieninių ląstelių klinikos“ (pavyzdžiui, klaidinantys autologinių riebalų ar kaulų čiulpų ląstelių tyrimai) sutelkė dėmesį į ad hoc metodus ir, akivaizdu, padarė žalą (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pacientai turėtų būti atsargūs dėl nepatvirtintų terapijų, kurios apeina FDA priežiūrą. Teisėti pirmieji klinikiniai tyrimai su žmonėmis reikalautų tvirto koncepcijos įrodymo su gyvūnais, įveikiant kiekvieną kliūtį, ir patikimų saugumo duomenų. Tam gali prireikti daug metų.

Pragmatiška perspektyva yra ta, kad nedideli saugumo tyrimai gali prasidėti 2030-aisiais ar vėlesniais metais, jei pažanga tęsis. Kandidatai greičiausiai būtų pacientai, sergantys labai pažengusia liga (kur tinklainė ir regos nervas gali būti iš esmės atsijungę), arba, atvirkščiai, tie, kurie serga vidutinės stadijos liga (kad būtų maksimaliai padidinta naudos galimybė). Pirminiai tikslai iš pradžių būtų saugumas: nepageidaujamų uždegiminių reakcijų ar navikų susidarymo akyje nebuvimas. Antriniai tikslai būtų skirti aptikti bet kokius anatominius ar funkcinius transplantato „prigijimo“ požymius. Pavyzdžiui, tinklainės vaizdavimas (optinė koherentinė tomografija) galėtų ieškoti tinklainės nervinių skaidulų sluoksnio ar ganglijinių ląstelių sluoksnio sustorėjimo toje vietoje, kur buvo suleistos ląstelės. Elektrofiziologiniai tyrimai, tokie kaip rašto elektroretinograma (PERG) ar regos sukelti potencialai (VEP), galėtų atskleisti elektrinius atsakus, kylančius iš persodintų ląstelių. Galiausiai, funkciniai regos tyrimai (tokie kaip regos laukai ar kontrasto jautrumas) būtų svarbūs, tačiau net ir mažiausios regos lanko atkūrimo įrodymas būtų proveržis. Panašiai, naujausi genų terapijos tyrimai, skirti paveldimoms tinklainės ligoms, vertina rezultatus struktūrinėse ir funkcinėse kategorijose (pmc.ncbi.nlm.nih.gov); būtų taikomos panašios kategorijos (OCT anatomija, elektrofiziologija, regos funkcija, paciento pranešta rega).

Apibendrinant, nors yra atsargus optimizmas, bet kokia praktinė laiko skalė yra ilga. Kiekvienas aukščiau aprašytas žingsnis reikalauja patobulinimo. Realistiškas pirmasis tyrimas galėtų būti parengtas 2030-ųjų viduryje ar pabaigoje, priklausomai nuo proveržių aksonų regeneracijos ir saugumo profilių srityje. Kandidatai ir tikslai būtų pasirinkti kruopščiai: tikriausiai pirmiausia saugumo tikslai, po to integracijos surogatai (vaizdavimas, elektrofiziologija) prieš tikintis apčiuopiamo regos pagerėjimo. Kitaip tariant, ši sritis turi subalansuoti viltį su realizmu – TGL pakeitimo siekimas bus mokslinių tyrimų maratonas, o ne greitas sprintas.

Išvada

Prarastų TGL glaukoma atkurti laboratorijoje išaugintomis ląstelėmis yra jaudinanti, bet dar tik pradedama idėja. In vitro sąlygomis žmogaus pluripotentinės kamieninės ląstelės gali būti paverstos į TGL panašiomis ląstelėmis, ekspresuojančiomis pagrindinius žymenis ir net kai kuriuos potipių bruožus (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Transplantacijos tyrimai su gyvūnais parodė, kad dalis šių ląstelių gali išgyventi mėnesius, integruotis į tinklainės grandines ir potencialiai suformuoti sinapses (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tačiau išlieka didelių kliūčių. Aksono augimas už akytosios plokštelės ribų yra prastas (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), nukreipimas į centrinius taikinius yra nepakankamai kontroliuojamas, sinapsės yra silpnos arba jų nėra, o aksonams trūksta mielino (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Be to, reikia valdyti imuninio atmetimo ir navikų riziką. Kol kas mokslininkai toliau sprendžia kiekvieną iššūkį paeiliui. Kol negalėsime patikimai auginti, pristatyti ir sujungti kamieninių ląstelių TGL, regėjimą atkuriančios transplantacijos liks laboratorijoje. Tačiau nuolatinė pažanga suteikia vilties: su nuolatinėmis inovacijomis ir atsargumu, svajonė apie „nuo Petri lėkštelės iki regos trakto“ TGL pakeitimą vieną dieną gali pereiti nuo eksperimento prie gydymo.