Ievads
Glaukoma ir galvenais neatgriezeniska akluma cÄlonis visÄ pasaulÄ, jo iet bojÄ tÄ«klenes gangliju Ŕūnas (RGC), kas savieno aci ar smadzenÄm, un tÄs nevar reÄ£enerÄties (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Bez RGC redzes signÄli no tÄ«klenes nevar sasniegt smadzeÅu centrus (piemÄram, laterÄlo ceļgalu kodolu un augÅ”Äjo kolikulu), tÄpÄc redze tiek zaudÄta. PaÅ”reizÄjÄs glaukomas ÄrstÄÅ”anas metodes (piemÄram, intraokulÄrÄ spiediena pazeminÄÅ”ana) var aizsargÄt izdzÄ«vojuÅ”Äs RGC, bet nevar atjaunot jau zuduÅ”Äs (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Cilmes Ŕūnu terapijas mÄrÄ·is ir aizstÄt zuduÅ”Äs RGC, diferencÄjot cilvÄka pluripotentas cilmes Ŕūnas (vai nu embrionÄlÄs cilmes Ŕūnas, EÅ , vai inducÄtÄs pluripotentas cilmes Ŕūnas, iPÅ ) RGC un transplantÄjot tÄs acÄ« (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). PrincipÄ tas varÄtu nodroÅ”inÄt neierobežotu tÄ«klenes neironu avotu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). TaÄu Ŕīs vÄ«zijas realizÄÅ”anai ir jÄpÄrvar milzÄ«gi izaicinÄjumi: jaunajÄm RGC ir jÄizdzÄ«vo, to aksoniem jÄaug cauri acs izejai (lamina cribrosa) redzes nervÄ, tie jÄvada lielos attÄlumos uz precÄ«ziem smadzeÅu mÄrÄ·iem, jÄveido funkcionÄlas sinapses un jÄiegÅ«st mielÄ«na apvalks ā tas viss pieauguÅ”o centrÄlÄs nervu sistÄmas inhibÄjoÅ”ajÄ vidÄ.
Å ajÄ rakstÄ aplÅ«kots paÅ”reizÄjais stÄvoklis RGC iegÅ«Å”anÄ no cilvÄka cilmes ŔūnÄm un to transplantÄcijÄ dzÄ«vnieku modeļos. PÄc tam mÄs apspriežam kritiskos ŔķÄrŔļus panÄkumiem ā aksonu pagarinÄÅ”anos cauri lamina cribrosa, vadÄ«Å”anos uz talÄmiskajiem un kolikulÄrajiem mÄrÄ·iem, sinapses veidoÅ”anos un mielinizÄciju ā, kÄ arÄ« droŔības jautÄjumus (imÅ«nÄs atgrÅ«Å”anas risks, audzÄja risks) un ievadÄ«Å”anas metodes (intravitreÄla pret subretinÄlu injekciju). Visbeidzot, mÄs sniedzam reÄlistisku prognozi par to, kad āpirmie izmÄÄ£inÄjumi ar cilvÄkiemā glaukomas gadÄ«jumÄ varÄtu bÅ«t iespÄjami un kÄdi rezultÄtu rÄdÄ«tÄji tiem bÅ«tu nepiecieÅ”ami. VisÄ tekstÄ mÄs cenÅ”amies pÄc skaidrÄ«bas: galvenie termini ir izcelti treknrakstÄ, un visi tehniskie jÄdzieni ir izskaidroti plaÅ”ai auditorijai.
RGC diferencÄÅ”ana no cilvÄka pluripotentas cilmes ŔūnÄm
ZinÄtnieki ir izstrÄdÄjuÅ”i daudzus protokolus, lai pÄrvÄrstu cilvÄka EÅ vai iPÅ par RGC lÄ«dzÄ«giem neironiem. Parasti cilmes Ŕūnas vispirms tiek vadÄ«tas tÄ«klenes priekÅ”teÄu stÄvoklÄ«, izmantojot augÅ”anas faktoru un mazu molekulu kombinÄcijas, kas atdarina acu attÄ«stÄ«bu (piemÄram, FGF, IGF, BMP, Wnt un Notch ceļa modulatori) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). PiemÄrotos apstÄkļos Ŕīs Ŕūnas turpinÄs diferencÄties RGC, ko var apstiprinÄt ar RGC marÄ·ieriem. Galvenie marÄ·ieri ietver transkripcijas faktorus BRN3B (POU4F2) un ISL1, RNS saistoÅ”o proteÄ«nu RBPMS, neironu citoskeleta proteÄ«nu Ī²-III tubulÄ«nu (TUJ1) un sinukleÄ«nu-Ī³ (SNCG). PatieÅ”Äm, viens pÄtÄ«jums parÄdÄ«ja, ka no PSC iegÅ«tas kultÅ«ras ekspresÄ vairÄkus RGC marÄ·ierus: ātranskripcijas faktori, piemÄram, BRN3, ISL1 un SNCGā parÄdÄ«jÄs kopÄ ar gariem neirÄ«tiem, apstiprinot RGC identitÄti (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Å Ä«s cilmes Ŕūnu RGC pÄc gÄnu ekspresijas un morfoloÄ£ijas atgÄdina to dabiskos analogus, izstiepjot garus izaugumus un Ä£enerÄjot darbÄ«bas potenciÄlus.
RGC nav viendabÄ«gs Ŕūnu tips. PastÄv desmitiem RGC apakÅ”tipu (piemÄram, kustÄ«bai jutÄ«gas virziena selektÄ«vÄs Ŕūnas, ieslÄgÅ”anÄs/izslÄgÅ”anÄs centra Ŕūnas, iekÅ”Äji fotosensitÄ«vÄs melanopsÄ«na Ŕūnas, alfa-RGC utt.), katram no tiem ir atŔķirÄ«gas funkcijas (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). PÄtÄ«jumos ar dzÄ«vniekiem ir katalogÄti vairÄk nekÄ 30 RGC apakÅ”tipi pÄc anatomijas un molekulÄrajiem marÄ·ieriem (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), un pierÄdÄ«jumi liecina, ka cilvÄkiem ir aptuveni 20 vai vairÄk apakÅ”tipu ar unikÄlÄm savienojamÄ«bÄm (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). TeorÄtiski cilmes Ŕūnu protokolus varÄtu pielÄgot, lai ražotu specifiskus apakÅ”tipus, pielÄgojot attÄ«stÄ«bas signÄlus. PraksÄ lielÄkÄ daļa paÅ”reizÄjo metožu mÄrÄ·is ir jaukta RGC populÄcija. PÄc tam pÄtnieki pÄrbauda apakÅ”tipu daudzveidÄ«bu, veicot marÄ·ieru kombinÄciju koproben: piemÄram, vienÄ pÄtÄ«jumÄ par cilvÄka RGC diferenciÄciju viÅu BRN3+ ŔūnÄs tika identificÄtas kandidÄtu ieslÄgÅ”anÄs-izslÄgÅ”anÄs virziena selektÄ«vÄs RGC (kas ekspresÄ CART) un alfa-RGC (kas ekspresÄ SPP1/osteopontÄ«nu) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). ApakÅ”tipu specifikÄcijas optimizÄcija ir aktÄ«va pÄtÄ«jumu joma, jo katram RGC apakÅ”tipam (ar saviem pirms- un pÄcsinaptiskajiem partneriem) bÅ«s nepiecieÅ”ama atbilstoÅ”a integrÄcija in vivo (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
RGC Ä£enerÄÅ”anas efektivitÄte un Ätrums ir uzlabojies. AgrÄ«nie protokoli prasÄ«ja vairÄkas nedÄļas vai mÄneÅ”us, bet jaunÄkas metodes paÄtrina procesu. PiemÄram, Luo et al. inženierizÄja transkripcijas faktora NGN2 pÄrÄkspresiju kopÄ ar neirotrofu vidi, lai radÄ«tu RGC lÄ«dzÄ«gus neironus tikai divÄs nedÄļÄs, salÄ«dzinot ar 1-2 mÄneÅ”iem agrÄkajÄs 2D vai 3D kultÅ«rÄs (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Å Ä«s Ŕūnas ekspresÄja RGC marÄ·ierus un, transplantÄtas pieauguÅ”o žurku acÄ«s, āvienas nedÄļas laikÄ veiksmÄ«gi migrÄja uz gangliju Ŕūnu slÄniā (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). LÄ«dzÄ«gi pluripotentas cilmes Ŕūnas, kas audzÄtas kÄ 3D tÄ«klenes organoÄ«di (kas atkÄrto acu attÄ«stÄ«bu), dabiski veido RGC kopÄ ar citiem tÄ«klenes neironiem. No organoÄ«diem iegÅ«tÄs RGC parasti ir tuvÄkas augļa RGC gÄnu ekspresijas profiliem nekÄ 2D kultÅ«ras, un daudzas grupas tagad vÄc ar RGC bagÄtinÄtas Ŕūnas no organoÄ«diem transplantÄcijas eksperimentiem (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Neskatoties uz Å”o progresu, ražība joprojÄm ir pieticÄ«ga, un kultÅ«ras ir neviendabÄ«gas. Protokoli bieži ražo jaukta tÄ«klenes Ŕūnu populÄciju ar nelielu RGC daļu, un izdzÄ«voÅ”ana kultÅ«rÄ var bÅ«t ierobežota (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). PÄtnieki parasti izmanto Ŕūnu ŔķiroÅ”anu (piemÄram, Thy1 vai BRN3 reportierus), lai attÄ«rÄ«tu RGC pirms transplantÄcijas. Galvenais mÄrÄ·is ir panÄkt ļoti augstu tÄ«rÄ«bu, jo jebkurÅ” nediferencÄts vai ÄrpusmÄrÄ·a Ŕūnu skaits rada audzÄju veidoÅ”anÄs risku. Jauns pÄtÄ«jums brÄ«dinÄja, ka ātranslÄcijas pÄtÄ«jumiem bÅ«s kritiski svarÄ«gi noteikt donoru RGC tÄ«rÄ«bu, lai samazinÄtu teratomas veidoÅ”anÄs riskuā (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
TransplantÄcija dzÄ«vnieku modeļos: izdzÄ«voÅ”ana un integrÄcija
VairÄki preklÄ«niskie pÄtÄ«jumi tagad ir pÄrbaudÄ«juÅ”i cilvÄka cilmes ŔūnÄs iegÅ«tÄs RGC dzÄ«vnieku modeļos. MÄrÄ·i ietver demonstrÄciju, ka transplantÄtÄs RGC var izdzÄ«vot, integrÄties saimniekorganisma tÄ«klenÄ, izstiept aksonus un (galu galÄ) pÄrraidÄ«t signÄlus. Eksperimenti galvenokÄrt ir veikti ar grauzÄjiem (pelÄm, žurkÄm), bet arÄ« ar lielÄkiem dzÄ«vniekiem (kaÄ·iem) un primÄtiem, kas nav cilvÄki.
PÄc RGC diferencÄÅ”anas vai izolÄÅ”anas in vitro, pÄtnieki tÄs ievada saimniekorganisma acÄ«. Divas galvenÄs stratÄÄ£ijas ir intravitreÄla injekcija (Ŕūnu injicÄÅ”ana stikla Ä·ermenÄ«, acs iekÅ”ÄjÄ dobumÄ) vai subretinÄla ievadÄ«Å”ana (Ŕūnu ievietoÅ”ana zem tÄ«klenes). RezultÄti atŔķiras:
-
IntravitreÄla injekcija ir tehniski vienkÄrÅ”a RGC mÄrÄ·ÄÅ”anai (kas atrodas uz iekÅ”ÄjÄs tÄ«klenes virsmas). VairÄkas grupas ir injicÄjuÅ”as cilvÄka RGC vai no tÄ«klenes organoÄ«diem iegÅ«tu RGC suspensiju grauzÄju stikla Ä·ermenÄ«. PiemÄram, Vrathasha et al. injicÄja apmÄram 50 000 cilvÄka iPSC-RGC intravitreÄli WS pelÄm un konstatÄja, ka transplantÄtÄs Ŕūnas atradÄs gangliju Ŕūnu slÄnÄ« un izdzÄ«voja vismaz piecus mÄneÅ”us pÄc transplantÄcijas (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Å Ä«s Ŕūnas veidoja normÄlus dendrÄ«tu kokus un izraisÄ«ja gaismas vadÄ«tus darbÄ«bas potenciÄlus, kas bija gandrÄ«z identiski dabiskajÄm peles RGC (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), pierÄdot, ka tÄs var funkcionÄli integrÄties vismaz tÄ«klenÄ. Luo et al. (2020) lÄ«dzÄ«gi parÄdÄ«ja, ka no hESC iegÅ«tÄs RGC lÄ«dzÄ«gÄs Ŕūnas (ar NGN2 pÄrÄkspresiju) nedÄļas laikÄ migrÄja uz pieauguÅ”o žurku gangliju slÄni (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Å ie rezultÄti ir iepriecinoÅ”i, taÄu to Ŕūnu skaits, kas patieÅ”Äm integrÄjas, parasti ir mazs. Vrathasha ziÅoja par vidÄji ~672 izdzÄ«vojuÅ”Äm donoru ŔūnÄm uz peles tÄ«kleni (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) ā niecÄ«ga daļa no normÄla RGC skaita ā, izceļot izaicinÄjumu pilno vidi.
Viena problÄma ar vienkÄrÅ”Äm intravitreÄlÄm suspensijÄm ir tÄ, ka Ŕūnas bieži vien salÄ«p vai nespÄj pielipt. PÄtÄ«jumÄ ar kaÄ·u RGC bojÄjuma modeli Becker et al. konstatÄja, ka intravitreÄla Ŕūnu suspensijas injekcija izraisÄ«ja Ŕūnu agregÄciju un maz patiesas integrÄcijas (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). ViÅi atzÄ«mÄja, ka karkasa izmantoÅ”ana varÄtu uzlabot izdzÄ«voÅ”anu un tÄ«klenes migrÄciju. PatieÅ”Äm, daži pÄtÄ«jumi tagad ievieto RGC biomateriÄlu karkasos vai organoÄ«du audos, lai tÄs atbalstÄ«tu. PiemÄram, cilvÄka tÄ«klenes organoÄ«di (RGC ievÄkÅ”ana attÄ«stÄ«bas 60.ā70. dienÄ) tika transplantÄti subretinÄli kaÄ·u acÄ«s. Ar sistÄmisku imÅ«nsupresiju Å”ie organoÄ«du transplantÄti izdzÄ«voja vismaz 1 mÄnesi un, Ŕķiet, veidoja sinaptiskus kontaktus ar saimniekorganisma neironiem (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). SubretinÄlÄ pieeja nodroÅ”inÄja stingru kontaktu starp donoru audiem un tÄ«kleni, savukÄrt intravitreÄlÄs Ŕūnu suspensijas mÄdza peldÄt vai salipt. No otras puses, subretinÄlÄ ievadÄ«Å”ana ir sarežģītÄka operÄcija un to var ierobežot pieejamÄ telpa (subretinÄlÄ telpa ir plÄna ÄetrkÄjainajiem dzÄ«vniekiem un primÄtiem).
Maziem grauzÄjiem intravitreÄla ievadÄ«Å”ana joprojÄm ir visbiežÄk izmantotÄ pieeja. PÄc injekcijas veiksmÄ«gas donoru Ŕūnas ir identificÄtas, migrÄjot uz saimniekorganisma tÄ«klenes gangliju Ŕūnu slÄni un ekspresÄjot RGC marÄ·ierus (BRN3, RBPMS) nedÄļÄm vai mÄneÅ”iem ilgi (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Daži pÄtÄ«jumi ziÅo, ka donoru Ŕūnas izstiepj jaunus dendrÄ«tus un pat sÄkotnÄjos aksonu dÄ«gstus redzes nerva diska virzienÄ. PiemÄram, transplantÄtajÄm hiPSC-RGC pelÄm bija sarežģīti dendrÄ«tu koki un (gaismas stimulÄcijas gadÄ«jumÄ) tika Ä£enerÄti postsinaptiskie potenciÄli, norÄdot, ka tÄs bija izveidojuÅ”as sinapses ar bipolÄrajÄm/amakrÄ«najÄm starpneironiem (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). TomÄr ir svarÄ«gi bÅ«t piesardzÄ«giem: pieredze ar fotoreceptoru transplantÄtiem liecina, ka pÄrnestie fluorescÄjoÅ”ie marÄ·ieri dažkÄrt var radÄ«t iespaidu, ka transplantÄtÄs Ŕūnas ir integrÄjuÅ”Äs, lai gan patiesÄ«bÄ tÄs ir tikai nodevuÅ”as krÄsvielu saimniekorganisma ŔūnÄm (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Lai apstiprinÄtu patiesu integrÄciju, nepiecieÅ”ama rÅ«pÄ«ga marÄ·ÄÅ”ana un funkcionÄla testÄÅ”ana. Visos lÄ«dzÅ”inÄjos gadÄ«jumos izdzÄ«vo un integrÄjas tikai daļa injicÄto RGC. PiemÄram, Vrathasha et al. injicÄja 500 000 Ŕūnu, bet vÄlÄk pÄc 5 mÄneÅ”iem izdzÄ«vojuÅ”as tika saskaitÄ«tas tikai ~0,13% (aptuveni 650 Ŕūnas) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Skaidrs, ka saimniekorganisma tÄ«klenes vide rada spÄcÄ«gu selektÄ«vu spiedienu, un izdzÄ«voÅ”ana joprojÄm ir ierobežojoÅ”s faktors.
IevadÄ«Å”anas ceļi: intravitreÄli pret subretinÄli
RGC ievadÄ«Å”anas veida izvÄlei acÄ« ir praktiska un bioloÄ£iska nozÄ«me. IntravitreÄlÄs injekcijas ievieto Ŕūnas acs gelÄ (stikla Ä·ermenÄ«) blakus tÄ«klenei. Å is ceļŔ tieÅ”i mazgÄ iekÅ”Äjo tÄ«kleni, bet var arÄ« pakļaut Ŕūnas difÅ«zijas izaicinÄjumiem (tÄm ir jÄpielÄ«p pie tÄ«klenes virsmas, lai integrÄtos). KÄ minÄts iepriekÅ”, Ŕūnu suspensijas bez atbalsta var salipt; izdzÄ«voÅ”ana var bÅ«t slikta, ja vien Ŕūnas Ätri nemigrÄ uz saimniekorganisma audiem. VairÄkos pÄtÄ«jumos ir konstatÄts, ka transplantÄti, kas balstÄs uz karkasiem vai organoÄ«diem (nevis vienŔūnu suspensijas), uzlabo rezultÄtus (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). IntravitreÄlai ievadÄ«Å”anai ir salÄ«dzinoÅ”i vienkÄrÅ”as tehnikas priekÅ”rocÄ«ba (tÄ jau tiek izmantota zÄļu injekcijÄm un gÄnu terapijas vektoriem) un tieÅ”a RGC mÄrÄ·ÄÅ”ana.
Turpretim subretinÄla ievadÄ«Å”ana (Ŕūnu ievietoÅ”ana starp tÄ«kleni un tÄ«klenes pigmenta epitÄliju) tradicionÄli tiek izmantota fotoreceptoru vai RPE transplantÄtiem. RGC transplantÄtiem tÄ ir mazÄk intuitÄ«va, bet var nodroÅ”inÄt labvÄlÄ«gu kontaktu. Singh et al. pÄtÄ«jumÄ ar kaÄ·iem cilvÄka tÄ«klenes organoÄ«di tika implantÄti subretinÄli ar cieÅ”u saskari ar saimniekorganisma tÄ«kleni. Neskatoties uz nepiecieÅ”amÄ«bu pÄc imÅ«nsupresijas, Å”ie transplantÄti izdzÄ«voja nedÄļÄm ilgi un parÄdÄ«ja sinapses veidoÅ”anÄs pazÄ«mes ar tÄ«klenes gangliju ŔūnÄm (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Å aurÄ subretinÄlÄ telpa noturÄja donoru Ŕūnas vietÄ. TomÄr kaÄ·iem un primÄtiem Ŕī telpa ir ÄrkÄrtÄ«gi plÄna, kas apgrÅ«tina mÄrÄ·ÄÅ”anu. SubretinÄla operÄcija arÄ« rada lielÄku risku saimniekorganisma tÄ«klenei. TÄdÄjÄdi intravitreÄla injekcija joprojÄm ir standarta pieeja grauzÄjiem, savukÄrt subretinÄlÄs vai epiretÄ«nas (uz tÄ«klenes virsmas) stratÄÄ£ijas var izpÄtÄ«t lielÄkÄm acÄ«m.
RezumÄjot, intravitreÄla injekcija ir visvieglÄkÄ, taÄu bieži vien prasa karkasus vai lielu Ŕūnu skaitu, lai nodroÅ”inÄtu jebkÄdu izdzÄ«voÅ”anu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). SubretinÄlie transplantÄti/klasteri var nodroÅ”inÄt stingru kontaktu (kÄ Singh kaÄ·u pÄtÄ«jumÄ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)), taÄu rada Ä·irurÄ£iskus izaicinÄjumus. Tiek pÄtÄ«ti abi ceļi, un ir iespÄjams, ka nÄkotnes protokoli apvienos Ŕūnu iegremdÄÅ”anu bioloÄ£iski saderÄ«gos karkasos vai gÄlos, lai maksimÄli palielinÄtu donora un saimniekorganisma saskares virsmu.
Å Ä·ÄrŔļi aksonu reÄ£enerÄcijai un savienojamÄ«bai
Pat ja transplantÄtÄs RGC izdzÄ«vo un ieÅem vietu acÄ«, lieli ŔķÄrŔļi bloÄ·Ä to spÄju pÄrraidÄ«t redzi uz smadzenÄm. NormÄlÄ (pieauguÅ”o) centrÄlajÄ nervu sistÄmÄ bojÄtas redzes nerva Ŕķiedras nereÄ£enerÄjas labi. TransplantÄtÄs RGC saskaras ar to paÅ”u naidÄ«go vidi. Galvenie ŔķÄrŔļi ir:
Aksonu augŔana caur Lamina Cribrosa
Lamina cribrosa ir sietam lÄ«dzÄ«ga struktÅ«ra redzes nerva diskÄ, kur RGC aksoni iziet no acs. Tas ir liels ŔķÄrslis atjaunoÅ”anai. Eksperimentos ar dzÄ«vniekiem pÄtnieki atklÄj, ka tikai daži transplantÄto RGC aksoni ŔķÄrso Å”o barjeru. Viens rÅ«pÄ«gs pÄtÄ«jums ziÅoja, ka ākad RGC tika injicÄtas stikla Ä·ermenÄ«, maz integrÄjÄs tÄ«klenÄ. No tÄm RGC, kas veiksmÄ«gi integrÄjÄs GCL, daudzi izveidoja aksonus, kas auga redzes nerva diska virzienÄ, taÄu tikai daži izauga cauri lamina cribrosa (~10%)ā (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Citiem vÄrdiem sakot, 90% jauno aksonu apstÄjÄs pie lamina. Lamina satur blÄ«vu glia un ekstracelulÄro matricu, kas, visticamÄk, rada inhibÄjoÅ”us signÄlus un fiziskus ŔķÄrŔļus. Å Ä« ceļa ŔķÄrŔļa pÄrvarÄÅ”ana varÄtu prasÄ«t vai nu donoru aksonu inženieriju (piemÄram, palielinot progredÄÅ”anas ceļus, piemÄram, mTOR vai Wnt), vai lamina vides modificÄÅ”anu (piemÄram, enzÄ«mu lietoÅ”anu vai inhibÄjoÅ”o molekulu neitralizÄÅ”anu). Å Ä« problÄma ir analoga jebkuram muguras smadzeÅu ievainojumam: CNS Ä«paŔība, ka aksonu reÄ£enerÄcija neizdodas. Tas liecina, ka pat tad, ja mÄs ievietojam RGC acÄ«, to aksonu iekļūŔanai redzes nervÄ bÅ«s nepiecieÅ”ami ļoti spÄcÄ«gi pro-reÄ£eneratÄ«vi stimuli.
VadÄ«Å”ana uz smadzeÅu mÄrÄ·iem
PieÅemot, ka RGC aksoni var iziet no acs, nÄkamais izaicinÄjums ir aksonu vadÄ«Å”ana lielos attÄlumos uz pareizajiem mÄrÄ·iem (galvenokÄrt laterÄlo ceļgalu kodolu (LGN) talamusÄ un augÅ”Äjo kolikulu vidussmadzenÄs). AttÄ«stÄ«bas laikÄ RGC aksoni tiek vadÄ«ti ar molekulÄriem gradientiem (piemÄram, efrÄ«na-A/EphA proteÄ«niem) un spontÄnu tÄ«klenes aktivitÄti. PieauguÅ”o smadzenÄm parasti trÅ«kst Å”o signÄlu. Daži pÄtÄ«jumi ar grauzÄjiem ir parÄdÄ«juÅ”i, ka ir iespÄjams novirzÄ«t reÄ£enerÄjoÅ”us RGC aksonus, lai tie atjaunotu savienojumu ar augÅ”Äjo kolikulu: piemÄram, vienÄ optiskÄ trakta bojÄjuma modelÄ« tika palielinÄta augÅ”anas gÄnu (mTOR, JAK/STAT) ekspresija un tika novÄrotas jaunas sinapses kolikulÄ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). TomÄr Å”ie reÄ£enerÄtie aksoni neatjaunoja redzi, ja vien tie netika mÄkslÄ«gi atbalstÄ«ti (skatÄ«t mielinizÄciju zemÄk). ÄŖsumÄ, pareizo vadÄ«Å”anas signÄlu atraÅ”ana (vai to nodroÅ”inÄÅ”ana) ir atklÄts pÄtÄ«jumu jautÄjums. TransplantÄto RGC aksoni ideÄlÄ gadÄ«jumÄ atkÄrtotu embrionÄlos vadÄ«Å”anas signÄlus, lai smadzenÄs izveidotu pareizu retinotopu karti, taÄu joprojÄm nav skaidrs, kÄ to panÄkt pieauguÅ”ajiem.
Sinapses veidoÅ”anÄs
Jauniem aksoniem galu galÄ ir jÄveido sinapses ar pareizajiem mÄrÄ·a neironiem. IepriecinoÅ”i, pierÄdÄ«jumi liecina, ka transplantÄtÄs RGC var veidot sinaptiskus savienojumus vismaz tÄ«klenÄ. Johnson et al. pÄtÄ«jumÄ hiPSC-atvasinÄtÄs RGC, kas migrÄja uz saimniekorganisma GCL, izveidoja normÄlus dendrÄ«tu kokus. Izmantojot sinaptisko marÄ·ieru krÄsoÅ”anu un gaismas stimulÄciju, autori ādemonstrÄja jaunu un funkcionÄlu sinapÅ”u veidoÅ”anos starp donoru RGC un saimniekorganisma tÄ«kleniā (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Citiem vÄrdiem sakot, transplantÄtÄs RGC spÄja savienoties ar bipolÄrajÄm/amakrÄ«najÄm starpneironiem un pÄrraidÄ«t signÄlus tÄlÄkajÄm saimniekorganisma ŔūnÄm, lai gan reakcijas bija nedaudz vÄjÄkas nekÄ dabiskajÄm ŔūnÄm. Å is atklÄjums norÄda, ka vismaz iekÅ”ÄjÄs tÄ«klenes lÄ«menÄ« var notikt atbilstoÅ”a vadu izvietoÅ”ana.
Sinapses veidoÅ”anos smadzenÄs ir vÄl grÅ«tÄk panÄkt un izmÄrÄ«t. Daži reÄ£enerÄcijas pÄtÄ«jumi (nevis transplantÄcijas pÄtÄ«jumi per se) ir inducÄjuÅ”i RGC aksonus atjaunoties kolikula virzienÄ un veidot sinapses (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). IepriekÅ” minÄtajÄ optiskÄ trakta bojÄjuma modelÄ« jaunie aksoni suprahiazmÄlajÄ/kolikulÄrajÄ reÄ£ionÄ patieÅ”Äm veidoja sinapses, taÄu pelÄm joprojÄm nebija mÄrÄmas vizuÄlÄs uzvedÄ«bas. Tas vÄlÄk tika attiecinÄts uz mielÄ«na trÅ«kumu (skatÄ«t nÄkamo sadaļu), nevis uz kļūdainÄm sinapsÄm (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). BÅ«tÄ«ba: SinaptogenÄze principÄ ir iespÄjama, taÄu nodroÅ”inÄt robustas, precÄ«zi mÄrÄ·Ätas sinapses, kas atjaunotu redzi, ir liels ŔķÄrslis. Tas, visticamÄk, prasÄ«s āattÄ«stÄ«bai lÄ«dzÄ«gusā signÄlus, piemÄram, veidotu gaismas stimulÄciju (tÄ«klenes viļÅus) vai atbalstoÅ”o glia Ŕūnu koplantÄciju, lai vadÄ«tu un stiprinÄtu jaunus savienojumus.
ReÄ£enerÄto aksonu mielinizÄcija
Visbeidzot, RGC aksoni parasti mielinizÄjas tikai pÄc tam, kad tie ir izgÄjuÅ”i cauri lamina cribrosa ā interesanta acs uzbÅ«ves Ä«patnÄ«ba. OligodendrocÄ«ti (CNS mielinizÄjoÅ”Äs Ŕūnas) tiek turÄtas Ärpus tÄ«klenes ar lamina palÄ«dzÄ«bu (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Ja transplantÄtas RGC aksoni iziet no acs, tie nonÄk CNS, kur ir mielinizÄjoÅ”Ä glia. TomÄr daudzos eksperimentÄlos gadÄ«jumos jaunie aksoni paliek nemielinizÄti. Tam ir nozÄ«me, jo nemielinizÄti gari CNS aksoni ļoti vÄji vada impulsus. OptiskÄ trakta reÄ£enerÄcijas pÄtÄ«jumÄ (aprakstÄ«ts iepriekÅ”) autori konstatÄja, ka jaunizveidotie aksoni bija nemielinizÄti, un pelÄm nebija novÄrojama redzes uzlaboÅ”anÄs, ja vien tÄm netika dots 4-aminopiridÄ«ns (4-AP) ā zÄles, kas bloÄ·Ä kÄlija kanÄlus un pastiprina vadÄ«tspÄju demielinizÄtÄs ŔķiedrÄs (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Faktiski 4-AP daļÄji atjaunoja redzi, kompensÄjot mielÄ«na trÅ«kumu. Å is rezultÄts uzsver faktu: pat ja RGC aksoni sasniedz savu mÄrÄ·i, bez mielÄ«na tie nevadÄ«s signÄlus pietiekami Ätri redzei. BÅ«s izŔķiroÅ”i svarÄ«gi nodroÅ”inÄt pareizu mielinizÄciju ā iespÄjams, koplantÄjot oligodendrocÄ«tu priekÅ”teÄus vai stimulÄjot saimniekorganisma glia Ŕūnas.
RezumÄjot, transplantÄtÄs RGC saskaras ar ŔķÄrŔļu joslu: tikai daži izaug cauri lamina cribrosa (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), tÄm ir jÄatrod pareizais koridors uz smadzeÅu mÄrÄ·iem, jÄizveido atbilstoÅ”as sinapses un pÄc tam jÄapvalko mielÄ«nÄ. KatrÄ posmÄ paÅ”laik ir tikai daļÄji panÄkumi dzÄ«vnieku modeļos. Å o ŔķÄrŔļu pÄrvarÄÅ”ana ir aktÄ«va neiroreÄ£enerÄcijas pÄtÄ«jumu joma.
ImÅ«nÄs un droŔības problÄmas
Acs ir salÄ«dzinoÅ”i imÅ«nprivileÄ£Äta, taÄu Ŕūnu transplantÄcija joprojÄm rada imÅ«nuzbrukuma risku. Ja donoru Ŕūnas ir autologas (no pacienta paÅ”a iPÅ ), atgrÅ«Å”ana ir minimÄla, bet tehniskÄ sarežģītÄ«ba ir augsta. AloÄ£eniskÄs Ŕūnas (no cita donora vai cilmes Ŕūnu lÄ«nijas) ir vieglÄk ražojamas, taÄu tÄs var tikt uzbrukuÅ”as saimniekorganisma imÅ«nsistÄmai. PÄtÄ«jumos ar dzÄ«vniekiem pÄtnieki bieži izmanto imÅ«nsupresÄ«vus medikamentus, lai veicinÄtu transplantÄta izdzÄ«voÅ”anu. PiemÄram, kaÄ·u organoÄ«du transplantÄcijas pÄtÄ«jumÄ bija nepiecieÅ”ama sistÄmiska imÅ«nsupresija, lai transplantÄts izdzÄ«votu un veidotu savienojumus (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Bez imÅ«nsupresijas ksenoÄ£enÄtiskÄs Ŕūnas tiek Ätri izvadÄ«tas. Interesanti, ka lielÄkÄ daļa preklÄ«nisko pÄtÄ«jumu par tÄ«klenes transplantÄtiem ziÅo tikai par zema lÄ«meÅa iekaisumu, nevis pilnÄ«gu atgrÅ«Å”anu ā tas ir acs barjeru ieguvums (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). TomÄr ilgtermiÅa panÄkumiem, visticamÄk, bÅ«s nepiecieÅ”ama vai nu Ä«slaicÄ«ga imÅ«nsupresija, vai progresÄ«vas metodes (piemÄram, Ŕūnu āslÄpÅ”anaā ar imÅ«neskapÄjoÅ”iem pÄrklÄjumiem) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). JebkurÄ nÄkotnes izmÄÄ£inÄjumÄ ar cilvÄkiem bÅ«tu jÄrisina Å”is jautÄjums, lai donoru RGC netiktu iznÄ«cinÄtas ar saimniekorganisma T-ŔūnÄm.
SaistÄ«ta problÄma ir audzÄju veidoÅ”anÄs. Pluripotentas cilmes Ŕūnas var veidot teratomas, ja tiek transplantÄtas nediferencÄtas Ŕūnas. Pat neliels skaits piesÄrÅojoÅ”o PSC RGC preparÄtÄ varÄtu bÅ«t katastrofÄls. TÄdÄjÄdi pÄtnieki uzsver transplantÄtÄs populÄcijas augstu tÄ«rÄ«bu. Vrathasha et al. atzÄ«mÄ, ka ir ākritiski svarÄ«gi noteikt donoru RGC tÄ«rÄ«bu, lai samazinÄtu teratomas veidoÅ”anÄs riskuā (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tas prasa rÅ«pÄ«gu kvalitÄtes kontroli ā piemÄram, Ŕūnu ŔķiroÅ”anu, izmantojot RGC specifiskus reportierus vai plÅ«smas citometriju, un testÄÅ”anu ar genoma metilÄÅ”anas vai gÄnu ekspresijas analÄ«zÄm, lai nodroÅ”inÄtu, ka nepaliek pluripotentas Ŕūnas (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). LÄ«dz Å”im dzÄ«vnieku RGC transplantÄcijas eksperimentos nav ziÅots par audzÄjiem, taÄu klÄ«niskÄ translÄcija prasÄ«s ÄrkÄrtÄ«gi stingru jebkura cilmes Ŕūnu produkta attÄ«rÄ«Å”anu un atbrÄ«voÅ”anas testÄÅ”anu.
PerspektÄ«va: ceÄ¼Ä uz cilvÄku pÄtÄ«jumiem glaukomas ÄrstÄÅ”anÄ
Å emot vÄrÄ iepriekÅ” minÄtos milzÄ«gos izaicinÄjumus, kad varÄtu pamatoti sagaidÄ«t pirmo klÄ«nisko pÄtÄ«jumu par RGC aizstÄÅ”anu glaukomas pacientiem? DiemžÄl atbilde, visticamÄk, ir ādrÄ«z neā. Joma joprojÄm ir agrÄ«nÄ preklÄ«niskÄ stadijÄ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). LÄ«dz Å”im nav reÄ£istrÄts neviens cilvÄku pÄtÄ«jums, kas bÅ«tu Ä«paÅ”i paredzÄts RGC transplantÄcijai glaukomas ÄrstÄÅ”anÄ. EsoÅ”Äs ācilmes Ŕūnu klÄ«nikasā (piemÄram, maldinoÅ”i pÄtÄ«jumi ar autologÄm tauku vai kaulu smadzeÅu ŔūnÄm) ir koncentrÄjuÅ”Äs uz ad hoc pieejÄm un, kas ir uzkrÄ«toÅ”i, ir radÄ«juÅ”as kaitÄjumu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pacientiem vajadzÄtu bÅ«t piesardzÄ«giem pret nepÄrbaudÄ«tÄm terapijÄm, kas apiet FDA uzraudzÄ«bu. LikumÄ«gi āpirmie pÄtÄ«jumi ar cilvÄkiemā prasÄ«tu pÄrliecinoÅ”us pierÄdÄ«jumus par koncepciju dzÄ«vniekos, risinot katru ŔķÄrsli, un pÄrliecinoÅ”us droŔības datus. Tas varÄtu ilgt daudzus gadus.
Pragmatiska perspektÄ«va ir tÄda, ka mazi droŔības pÄtÄ«jumi varÄtu sÄkties 2020. gadu beigÄs vai 2030. gados, ja progress turpinÄsies. KandidÄti, visticamÄk, bÅ«tu pacienti ar ļoti progresÄjuÅ”u slimÄ«bu (kur tÄ«klene un redzes nervs var bÅ«t lielÄ mÄrÄ atvienoti), vai otrÄdi ā tie, kas atrodas vidÄjÄ slimÄ«bas stadijÄ (lai maksimÄli palielinÄtu jebkÄda ieguvuma iespÄjamÄ«bu). PrimÄrie mÄrÄ·punkti sÄkotnÄji bÅ«tu droŔība: nevÄlamu iekaisuma reakciju vai audzÄju veidoÅ”anÄs neesamÄ«ba acÄ«. SekundÄrie mÄrÄ·punkti bÅ«tu vÄrsti uz jebkÄdu anatomisku vai funkcionÄlu transplantÄta āpieÄ·erÅ”anÄsā pazÄ«mju noteikÅ”anu. PiemÄram, tÄ«klenes attÄlveidoÅ”ana (optiskÄ koherences tomogrÄfija) varÄtu meklÄt tÄ«klenes nervu Ŕķiedru slÄÅa vai gangliju Ŕūnu slÄÅa sabiezÄjumu vietÄ, kur tika injicÄtas Ŕūnas. ElektrofizioloÄ£iskie testi, piemÄram, paterna elektroretinogramma (PERG) vai vizuÄli izsauktie potenciÄli (VEP), varÄtu atklÄt elektriskÄs atbildes, kas rodas no transplantÄtajÄm ŔūnÄm. Galu galÄ funkcionÄlÄs redzes pÄrbaudes (piemÄram, redzes lauki vai kontrasta jutÄ«ba) bÅ«tu svarÄ«gas, taÄu pat maza redzes loka atjaunoÅ”anas demonstrÄÅ”ana bÅ«tu revolucionÄra. PÄc analoÄ£ijas, nesenie gÄnu terapijas pÄtÄ«jumi iedzimtu tÄ«klenes slimÄ«bu gadÄ«jumÄ mÄra rezultÄtus strukturÄlajÄs pret funkcionÄlajÄm kategorijÄs (pmc.ncbi.nlm.nih.gov); tiktu piemÄrotas lÄ«dzÄ«gas kategorijas (OCT anatomija, elektrofizioloÄ£ija, redzes funkcija, pacienta ziÅotÄ redze).
RezumÄjot, lai gan ir piesardzÄ«gs optimisms, jebkurÅ” praktisks termiÅÅ” ir ilgs. Katrs no iepriekÅ” aprakstÄ«tajiem soļiem prasa uzlabojumus. ReÄlistisks pirmais pÄtÄ«jums varÄtu tikt izstrÄdÄts 2030. gadu vidÅ« vai beigÄs, atkarÄ«bÄ no sasniegumiem aksonu reÄ£enerÄcijÄ un droŔības profilos. KandidÄti un mÄrÄ·punkti tiktu izvÄlÄti rÅ«pÄ«gi: visticamÄk, vispirms droŔības mÄrÄ·punkti, kam sekotu integrÄcijas surogÄti (attÄlveidoÅ”ana, elektrofizioloÄ£ija), pirms sagaidÄ«t mÄrÄmus redzes uzlabojumus. Citiem vÄrdiem sakot, jomai ir jÄsabalansÄ cerÄ«ba ar reÄlismu ā RGC aizstÄÅ”ana bÅ«s pÄtÄ«jumu maratons, nevis Ätrs sprints.
SecinÄjums
ZaudÄto RGC aizstÄÅ”ana glaukomas gadÄ«jumÄ ar laboratorijÄ audzÄtiem analogiem ir aizraujoÅ”a, bet vÄl agrÄ«na ideja. In vitro cilvÄka pluripotentas cilmes Ŕūnas var pÄrvÄrst RGC lÄ«dzÄ«gÄs ŔūnÄs, kas ekspresÄ galvenos marÄ·ierus un pat dažas apakÅ”tipu Ä«paŔības (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). TransplantÄcijas pÄtÄ«jumi ar dzÄ«vniekiem ir parÄdÄ«juÅ”i, ka daļa Å”o Ŕūnu var izdzÄ«vot mÄneÅ”iem ilgi, integrÄties tÄ«klenes shÄmÄ un potenciÄli veidot sinapses (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). TomÄr joprojÄm ir milzÄ«gi ŔķÄrŔļi. Aksonu augÅ”ana Ärpus lamina cribrosa ir vÄja (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), vadÄ«Å”ana uz centrÄlajiem mÄrÄ·iem nav pietiekami kontrolÄta, sinapses ir vÄjas vai nav vispÄr, un aksoniem trÅ«kst mielÄ«na (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). TurklÄt ir jÄrisina imÅ«nÄs atgrÅ«Å”anas un audzÄju riski. PaÅ”laik pÄtnieki turpina risinÄt katru izaicinÄjumu pÄc kÄrtas. KamÄr mÄs nevarÄsim uzticami audzÄt, ievadÄ«t un savienot cilmes Ŕūnu RGC, redzi atjaunojoÅ”Äs transplantÄcijas paliks laboratorijÄ. TomÄr pastÄvÄ«gais progress dod cerÄ«bu: ar nepÄrtrauktÄm inovÄcijÄm un piesardzÄ«bu sapnis par āPetri trauciÅÅ” lÄ«dz redzes traktamā RGC aizstÄÅ”anu kÄdu dienu var pÄrvÄrsties no eksperimenta par ÄrstÄÅ”anu.
**