Introductie

Glaucoom is wereldwijd een belangrijke oorzaak van onomkeerbare blindheid, omdat de retinale ganglioncellen (RGC's) die het oog met de hersenen verbinden, afsterven en niet kunnen regenereren (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Zonder RGC's kunnen visuele signalen van het netvlies hersencentra (zoals de laterale geniculate nucleus en superieure colliculus) niet bereiken, waardoor het gezichtsvermogen verloren gaat. Huidige glaucoombehandelingen (bijv. verlaging van de intraoculaire druk) kunnen overlevende RGC's beschermen, maar kunnen reeds verloren gegane cellen niet herstellen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Stamceltherapie heeft als doel verloren RGC's te vervangen door menselijke pluripotente stamcellen (ofwel embryonale stamcellen, ESC's, of geïnduceerde pluripotente stamcellen, iPSC's) te differentiëren tot RGC's en deze in het oog te transplanteren (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). In principe zou dit een onbeperkte bron van retinale neuronen kunnen leveren (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Maar het realiseren van deze visie vereist het overwinnen van enorme uitdagingen: de nieuwe RGC's moeten overleven, axonen laten groeien via de uitgang van het oog (de lamina cribrosa) naar de oogzenuw, lange afstanden navigeren naar precieze hersendoelen, functionele synapsen vormen en gemyeliniseerd worden – dit alles in de remmende omgeving van het volwassen centrale zenuwstelsel.

Dit artikel bespreekt de stand van zaken met betrekking tot het afleiden van RGC's uit menselijke stamcellen en het transplanteren ervan in diermodellen. Vervolgens bespreken we de kritieke belemmeringen voor succes – axongroei door de lamina cribrosa, geleiding naar thalamische en colliculaire doelen, synapsvorming en myelinisatie – evenals veiligheidskwesties (immunologische afstoting, tumorrisico) en toedieningsmethoden (intravitreale versus subretinale injectie). Tot slot geven we een realistisch vooruitzicht voor wanneer “first-in-human” trials voor glaucoom haalbaar zouden kunnen zijn en welke uitkomstmaten ze zouden vereisen. Overal streven we naar duidelijkheid: sleuteltermen worden vetgedrukt weergegeven en technische concepten worden uitgelegd voor een lekenpubliek.

Differentiëren van RGC's uit Menselijke Pluripotente Stamcellen

Wetenschappers hebben veel protocollen ontwikkeld om menselijke ESC's of iPSC's om te zetten in RGC-achtige neuronen. Typisch worden stamcellen eerst geleid naar een retinale voorloperstaat met behulp van combinaties van groeifactoren en kleine moleculen die de ontwikkeling van het oog nabootsen (bijvoorbeeld FGF, IGF, BMP, Wnt en Notch-pathway modulatoren) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Onder de juiste omstandigheden zullen deze cellen verder differentiëren tot RGC's, wat kan worden bevestigd door RGC-markers. Belangrijke markers zijn de transcriptiefactoren BRN3B (POU4F2) en ISL1, het RNA-bindende eiwit RBPMS, het neuronale cytoskeleteiwit β-III tubuline (TUJ1) en synucleïne-γ (SNCG). Inderdaad, één studie toonde aan dat van PSC's afgeleide culturen meerdere RGC-markers tot expressie brachten: “transcriptiefactoren zoals BRN3, ISL1 en SNCG” verschenen naast lange neurieten, wat een RGC-identiteit bevestigde (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Deze stamcel-RGC's lijken op hun natuurlijke tegenhangers in genexpressie en morfologie, vertakken lange uitlopers en vuren actiepotentialen af.

RGC's zijn geen uniform celtype. Tientallen RGC-subtypen bestaan (bijv. bewegingsgevoelige richtingsselectieve cellen, on/off-centrumcellen, intrinsiek fotosensitieve melanopsinecellen, alfa-RGC's, enz.), elk met verschillende functies (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Dierstudies hebben 30+ RGC-subtypen gecatalogiseerd op basis van anatomie en moleculaire markers (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), en bewijs suggereert dat mensen ongeveer 20 of meer subtypen hebben met unieke connectiviteit (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). In theorie kunnen stamcelprotocollen worden afgestemd om specifieke subtypen te produceren door ontwikkelingssignalen aan te passen. In de praktijk richten de meeste huidige methoden zich op een gemengde RGC-populatie. Onderzoekers verifiëren vervolgens de diversiteit van subtypen door co-kleuring voor markercombinaties: bijvoorbeeld, een humane RGC-differentiatie studie identificeerde kandidaat on-off richtingsselectieve RGC's (die CART tot expressie brengen) en alfa-RGC's (die SPP1/osteopontine tot expressie brengen) binnen hun BRN3+ cellen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Het optimaliseren van subtypespecificatie is een actief onderzoeksgebied, aangezien elk RGC-subtype (met zijn eigen pre- en post-synaptische partners) in vivo passende integratie nodig zal hebben (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

De efficiëntie en snelheid van RGC-generatie zijn verbeterd. Vroege protocollen duurden enkele weken of maanden, maar nieuwere methoden versnellen het proces. Zo hebben Luo et al. overexpressie van de transcriptiefactor NGN2 plus een neurotroof medium gemanipuleerd om RGC-achtige neuronen te produceren in slechts twee weken, vergeleken met 1-2 maanden in eerdere 2D- of 3D-culturen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Deze cellen brachten RGC-markers tot expressie en migreerden, wanneer ze werden getransplanteerd in de ogen van volwassen ratten, “binnen 1 week succesvol naar de ganglioncellenlaag” (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Op vergelijkbare wijze leveren pluripotente stamcellen die worden gekweekt als 3D-retinale organoïden (die de oogontwikkeling nabootsen) van nature RGC's op, samen met andere retinale neuronen. Van organoïden afgeleide RGC's hebben doorgaans genexpressieprofielen die dichter bij foetale RGC's liggen dan die van 2D-culturen, en veel groepen oogsten nu RGC-verrijkte cellen uit organoïden voor transplantatie-experimenten (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Ondanks deze vooruitgang blijven de opbrengsten bescheiden en zijn culturen heterogeen. Protocollen produceren vaak een gemengde retinale celpopulatie met een minderheid van RGC's, en de overleving in kweek kan beperkt zijn (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Onderzoekers gebruiken doorgaans celsortering (bijv. Thy1- of BRN3-reporters) om RGC's te zuiveren vóór transplantatie. Een belangrijk doel is het bereiken van een zeer hoge zuiverheid, omdat ongedifferentieerde of niet-doelcellen het risico lopen tumoren te vormen. Een recente studie waarschuwde dat “voor translationele studies het cruciaal zal zijn om de zuiverheid van donor-RGC's te bepalen om het risico op teratoomvorming te verminderen” (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Transplantatie in Diermodellen: Overleving en Integratie

Een aantal preklinische studies heeft nu van menselijke stamcellen afgeleide RGC's getest in diermodellen. Doelen omvatten het aantonen dat getransplanteerde RGC's kunnen overleven, integreren in het gastnetvlies, axonen kunnen uitsturen en (uiteindelijk) signalen kunnen overbrengen. Experimenten zijn voornamelijk uitgevoerd bij knaagdieren (muizen, ratten), maar ook bij grotere dieren (katten) en niet-menselijke primaten.

Na het differentiëren of isoleren van RGC's in vitro, brengen onderzoekers ze in het oog van de gastheer. Twee belangrijke strategieën zijn intravitreale injectie (cellen injecteren in het glasvocht, de interne holte van het oog) of subretinale toediening (cellen onder het netvlies plaatsen). De resultaten variëren:

- Intravitreale injectie is technisch eenvoudig voor het richten op RGC's (die zich op het binnenoppervlak van het netvlies bevinden). Verschillende groepen hebben suspensies van menselijke RGC's of van retinale organoïden afgeleide RGC's geïnjecteerd in het glasvocht van knaagdieren. Vrathasha et al. injecteerden bijvoorbeeld ongeveer 50.000 menselijke iPSC-RGC's intravitreaal in WS-muizen en vonden dat de getransplanteerde cellen zich lokaliseerden binnen de ganglioncellenlaag en minstens vijf maanden overleefden na de transplantatie (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Deze cellen ontwikkelden normale dendritische bomen en veroorzaakten lichtgedreven actiepotentialen die vrijwel identiek waren aan die van inheemse muizen-RGC's (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), wat bewees dat ze functioneel konden integreren, althans in het netvlies. Luo et al. (2020) toonden op vergelijkbare wijze aan dat van hESC afgeleide RGC-achtige cellen (NGN2 overexpressie) binnen een week naar de ganglionlaag van volwassen ratten migreerden (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Deze resultaten zijn bemoedigend, maar het aantal cellen dat werkelijk integreert, is over het algemeen klein. Vrathasha rapporteerde een gemiddelde van ~672 overlevende donorcellen per muizennetvlies (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) – een klein deel van het normale aantal RGC's – wat de uitdagende omgeving benadrukt.

Een probleem met eenvoudige intravitreale suspensies is dat cellen vaak samenklonteren of niet hechten. In een kattenmodel van RGC-letsel vonden Becker et al. dat intravitreale injectie van een celsuspensie resulteerde in celaggregatie en weinig echte integratie (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Zij merkten op dat het gebruik van een scaffold de overleving en retinale migratie zou kunnen verbeteren. Inderdaad, sommige studies omvatten nu RGC's in biomateriaal-scaffolds of organoïdweefsel om ze te ondersteunen. Bijvoorbeeld, menselijke retinale organoïden (RGC's oogstend op ontwikkelingsdag 60-70) werden subretinaal getransplanteerd in kattenogen. Met systemische immuunsuppressie overleefden deze organoïdtransplantaten minstens 1 maand en leken ze synaptische contacten te vormen met gastheerneuronen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). De subretinale benadering zorgde voor stevig contact tussen donorgeweefsel en het netvlies, terwijl intravitreale celsuspensies de neiging hadden te zweven of samen te klonteren. Aan de andere kant is subretinale toediening een complexere operatie en kan deze beperkt zijn door de beschikbare ruimte (de subretinale ruimte is dun bij viervoeters en primaten).

Bij kleine knaagdieren blijft intravitreale toediening de meest gebruikelijke benadering. Na injectie zijn succesvolle donorcellen geïdentificeerd die migreren naar de ganglioncellenlaag van de gastheer en RGC-markers (BRN3, RBPMS) tot expressie brengen gedurende weken tot maanden (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Sommige studies melden dat donorcellen nieuwe dendrieten en zelfs initiële axonuitlopers richting de oogzenuwkop uitstrekken. Zo toonden getransplanteerde hiPSC-RGC's in muizen uitgebreide dendritische bomen en (wanneer gestimuleerd door licht) genereerden postsynaptische potentialen, wat aangaf dat ze synapsen hadden gevormd met bipolaire/amacriene interneuronen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Het is echter belangrijk voorzichtig te zijn: ervaringen met fotoreceptortransplantaties tonen aan dat overgedragen fluorescerende markers soms de indruk kunnen wekken dat transplantaatcellen zijn geïntegreerd, terwijl ze in feite alleen kleurstof hebben doorgegeven aan gastheercellen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Rigoureuze labeling en functionele testen zijn nodig om echte integratie te bevestigen. In alle gevallen tot nu toe overleeft en integreert slechts een subset van geïnjecteerde RGC's. Zo injecteerden Vrathasha et al. 500.000 cellen, maar telden later slechts ~0,13% (ongeveer 650 cellen) als overlevend na 5 maanden (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Duidelijk is dat de retinale omgeving van de gastheer sterke selectieve drukken uitoefent, en overleving blijft een beperkende factor.

Toedieningsroutes: Intravitreaal versus Subretinaal

De keuze van hoe RGC's in het oog worden gebracht, heeft praktische en biologische implicaties. Intravitreale injecties plaatsen cellen in de gel van het oog (glasvocht) naast het netvlies. Deze route baadt het binnenste netvlies direct, maar kan cellen ook blootstellen aan diffusieproblemen (ze moeten hechten aan het retinale oppervlak om te integreren). Zoals hierboven opgemerkt, kunnen celsuspensies zonder ondersteuning samenklonteren; de overleving kan slecht zijn, tenzij de cellen snel migreren naar het gastheerweefsel. Verschillende studies hebben aangetoond dat scaffold- of organoïd-gebaseerde transplantaten (in plaats van eencellige suspensies) de resultaten verbeteren (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Intravitreale toediening heeft het voordeel van een relatief eenvoudige techniek (het wordt al gebruikt voor medicijninjecties en gentherapievectoren) en directe targeting van RGC's.

Daarentegen wordt subretinale toediening (cellen plaatsen tussen het netvlies en het retinale pigmentepitheel) traditioneel gebruikt voor fotoreceptor- of RPE-transplantaties. Voor RGC-transplantaties is het minder intuïtief, maar het kan voordelig contact bieden. In de kattenstudie van Singh et al. werden menselijke retinale organoïden subretinaal geïmplanteerd met nauwe appositie tot het gastnetvlies. Ondanks de noodzaak van immuunsuppressie overleefden deze transplantaten wekenlang en vertoonden ze tekenen van synapsvorming met retinale ganglioncellen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). De smalle subretinale ruimte hield de donorcellen op hun plaats. Echter, bij katten en primaten is deze ruimte extreem dun, wat de targeting uitdagend maakt. Subretinale chirurgie brengt ook een hoger risico met zich mee voor het gastnetvlies. Daarom blijft intravitreale injectie de standaardbenadering bij knaagdieren, terwijl subretinale of epiretinale (op het retinale oppervlak) strategieën kunnen worden onderzocht in grotere ogen.

Samenvattend: intravitreale injectie is het eenvoudigst, maar vereist vaak scaffolds of grote aantallen cellen voor enige overleving (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Subretinale transplantaten/clusters kunnen stevig contact bereiken (zoals in de kattenstudie van Singh (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)), maar brengen chirurgische uitdagingen met zich mee. Beide routes worden onderzocht, en het is mogelijk dat toekomstige protocollen het inbedden van cellen in biocompatibele scaffolds of gels zullen combineren om de donor-gastheerinterfacing te maximaliseren.

Barrières voor Axonregeneratie en Connectiviteit

Zelfs als getransplanteerde RGC's overleven en zich in het oog positioneren, belemmeren grote obstakels hun vermogen om visie naar de hersenen over te brengen. In een normaal (volwassen) centraal zenuwstelsel groeien beschadigde oogzenuwvezels niet goed terug. Getransplanteerde RGC's worden geconfronteerd met dezelfde vijandige omgeving. Belangrijke barrières zijn:

Axongroei door de Lamina Cribrosa

De lamina cribrosa is een zeefachtige structuur bij de oogzenuwkop waar RGC-axonen het oog verlaten. Het is een belangrijk knelpunt voor hergroei. In dierexperimenten vinden onderzoekers dat weinig getransplanteerde RGC-axonen deze barrière passeren. Een zorgvuldige studie rapporteerde dat “wanneer RGC's in het glasvocht werden geïnjecteerd, weinigen integreerden in het netvlies. Van de RGC's die succesvol integreerden in de GCL, ontsproten vele axonen die naar de oogzenuwkop groeiden, maar weinigen groeiden voorbij de lamina cribrosa (~10%)” (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Met andere woorden, 90% van de nieuwe axonen stopte bij de lamina. De lamina bevat een dichte gliale en extracellulaire matrix die waarschijnlijk remmende signalen en fysieke barrières produceert. Het overwinnen van deze hindernis zou ofwel het manipuleren van de donoraxonen (bijvoorbeeld door pro-groeipaden zoals mTOR of Wnt te upreguleren) of het aanpassen van de lamina-omgeving (bijvoorbeeld door enzymen toe te passen of remmende moleculen te neutraliseren) kunnen vereisen. Dit probleem is vergelijkbaar met elke dwarslaesie: de eigenschap van het CZS van het falen van axonregeneratie. Het suggereert dat zelfs als we RGC's in het oog plaatsen, het krijgen van hun axonen in de oogzenuw zeer sterke pro-regeneratieve stimuli zal vereisen.

Geleiding naar Hersendoelen

Ervan uitgaande dat RGC-axonen het oog kunnen verlaten, is de volgende uitdaging axongeleiding over lange afstanden naar de juiste doelen (voornamelijk de laterale geniculate nucleus (LGN) in de thalamus en de superieure colliculus in de middenhersenen). Tijdens de ontwikkeling worden RGC-axonen geleid door moleculaire gradiënten (bijv. ephrin-A/EphA-eiwitten) en spontane retinale activiteit. Volwassen hersenen missen over het algemeen deze signalen. Sommige knaagdierstudies hebben aangetoond dat het mogelijk is om regenererende RGC-axonen te sturen om opnieuw verbinding te maken met de superieure colliculus: zo reguleerde een optische tractusletselmodel pro-groeigenen (mTOR, JAK/STAT) omhoog en observeerde nieuwe synapsen in de colliculus (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Deze geregenereerde axonen herstelden het gezichtsvermogen echter niet, tenzij ze kunstmatig werden ondersteund (zie myelinisatie hieronder). Kortom, het vinden van de juiste geleidingssignalen (of het leveren ervan) is een open onderzoeksvraag. De getransplanteerde RGC-axonen zouden idealiter embryonale geleidingssignalen moeten recapitituleren om de juiste retinotopische kaart in de hersenen te vormen, maar het blijft onduidelijk hoe dit bij volwassenen te bereiken.

Synapsvorming

Nieuwe axonen moeten uiteindelijk synapsen vormen met de juiste doelneuronen. Bemoedigend is dat er aanwijzingen zijn dat getransplanteerde RGC's synaptische verbindingen kunnen vormen, althans binnen het netvlies. In de studie van Johnson et al. ontwikkelden van hiPSC's afgeleide RGC's die migreerden naar de gastheer-GCL normale dendritische bomen. Met behulp van kleuring met synapsmarkers en lichtstimulatie toonden de auteurs “de vorming aan van nieuwe en functionele synapsen tussen donor-RGC's en het gastnetvlies” (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Met andere woorden, getransplanteerde RGC's konden verbinding maken met bipolaire/amacriene interneuronen en signalen doorgeven aan stroomafwaartse gastheercellen, hoewel de reacties iets zwakker waren dan die van inheemse cellen. Deze bevinding geeft aan dat, althans op het niveau van het binnenste netvlies, passende bedrading kan plaatsvinden.

Synapsvorming in de hersenen is nog moeilijker te bereiken en te meten. Sommige regeneratiestudies (niet per se transplantatiestudies) hebben RGC-axonen geïnduceerd om terug te groeien naar de colliculus en synapsen te vormen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). In het eerder genoemde optische tractusletselmodel vormden nieuwe axonen in het suprachiasmatische/colliculaire gebied inderdaad synapsen, maar de muizen vertoonden nog steeds geen meetbaar visueel gedrag. Dit werd later toegeschreven aan een gebrek aan myeline (zie volgende sectie) in plaats van defecte synapsen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Conclusie: Synaptogenese is in principe mogelijk, maar het waarborgen van robuuste, precies gerichte synapsen die het gezichtsvermogen herstellen, is een grote hindernis. Het zal waarschijnlijk “ontwikkelingsachtige” signalen vereisen, zoals gepatroonde lichtstimulatie (retinale golven) of co-transplantatie van ondersteunende glia, om nieuwe verbindingen te geleiden en te versterken.

Myelinisatie van Geregenereerde Axonen

Tot slot, RGC-axonen worden normaal gesproken pas gemyeliniseerd nadat ze door de lamina cribrosa zijn gegaan – een interessant ontwerpkenmerk van het oog. Oligodendrocyten (de CZS-myeliniserende cellen) worden door de lamina uit het netvlies gehouden (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Als het axon van een getransplanteerde RGC het oog verlaat, komt het in het CZS, dat myeliniserende glia heeft. In veel experimentele gevallen blijven nieuwe axonen echter ongemyeliniseerd. Dit is van belang omdat ongemyeliniseerde lange CZS-axonen impulsen zeer slecht geleiden. In de eerder beschreven optische tractusregeneratiestudie vonden de auteurs dat de nieuw gevormde axonen ongemyeliniseerd waren, en de muizen vertoonden geen visuele verbetering, tenzij ze 4-aminopyridine (4-AP) kregen toegediend – een medicijn dat kaliumkanalen blokkeert en de geleiding in gedemyeliniseerde vezels stimuleert (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). In feite herstelde 4-AP het gezichtsvermogen gedeeltelijk door het gebrek aan myeline te compenseren. Dit resultaat onderstreept het punt: zelfs als een RGC-axon zijn doel bereikt, zal het zonder myeline signalen niet snel genoeg geleiden voor visie. Het waarborgen van juiste myelinisatie – misschien door co-transplantatie van oligodendrocytvoorlopers of stimulatie van gastheergliacellen – zal cruciaal zijn.

Samenvattend, getransplanteerde RGC's staan voor een zware beproeving: slechts weinigen groeien voorbij de lamina cribrosa (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), ze moeten de juiste route naar hersendoelen vinden, geschikte synapsen maken en vervolgens in myeline worden omhuld. Elke stap heeft momenteel slechts gedeeltelijk succes in diermodellen. Het overwinnen van deze barrières is een actief onderzoeksgebied binnen neuroregeneratie.

Immuun- en Veiligheidsuitdagingen

Het oog is relatief immuun-bevoorrecht, maar celtransplantatie brengt nog steeds het risico van immuunaanval met zich mee. Als donorcellen autoloog zijn (van de eigen iPSC's van een patiënt), is afstoting minimaal, maar de technische complexiteit is hoog. Allogene cellen (van een andere donor of een stamcellijn) zijn gemakkelijker te produceren, maar kunnen worden aangevallen door het immuunsysteem van de gastheer. In dierstudies gebruiken onderzoekers vaak immuunsuppressieve medicijnen om de overleving van het transplantaat te bevorderen. In de kattenstudie naar organoïdtransplantatie was bijvoorbeeld systemische immuunsuppressie nodig om het transplantaat te laten overleven en verbindingen te vormen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Zonder immuunsuppressie worden xenogene cellen snel geklaard. Interessant is dat de meeste preklinische studies naar retinale transplantaties slechts een laaggradige ontsteking melden in plaats van volledige afstoting – een voordeel van de barrières van het oog (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Succes op lange termijn zal echter waarschijnlijk ofwel tijdelijke immuunsuppressie of geavanceerde technieken (zoals het “maskeren” van cellen met immuun-ontwijkende coatings) vereisen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Elke toekomstige menselijke proef zou dit moeten aanpakken, zodat donor-RGC's niet worden gedood door gastheer-T-cellen.

Een gerelateerde zorg is tumorigeniteit. Pluripotente stamcellen kunnen teratomen vormen als ongedifferentieerde cellen worden getransplanteerd. Zelfs een klein aantal contaminerende PSC's in de RGC-bereiding zou desastreus kunnen zijn. Daarom benadrukken onderzoekers de hoge zuiverheid van de getransplanteerde populatie. Vrathasha et al. merken op dat het “cruciaal is om de zuiverheid van donor-RGC's te bepalen om het risico op teratoomvorming te verminderen” (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Dit vereist grondige kwaliteitscontrole – bijvoorbeeld het sorteren van cellen via RGC-specifieke reporters of het gebruik van flowcytometrie, en testen door genoommethylatie- of genexpressieassays om ervoor te zorgen dat er geen pluripotente cellen achterblijven (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tot nu toe zijn er geen tumoren gemeld in de kleine dier-RGC-transplantatie-experimenten, maar klinische vertaling zal extreem strenge zuivering en vrijgavetesten van elk stamcelproduct vereisen.

Vooruitzicht: Naar Menselijke Trials voor Glaucoom

Gezien de enorme uitdagingen hierboven, wanneer kan men redelijkerwijs een eerste klinische trial van RGC-vervanging bij glaucoompatiënten verwachten? Helaas is het antwoord waarschijnlijk “niet snel.” Het veld bevindt zich nog in vroege preklinische stadia (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tot op heden is er geen menselijke trial specifiek geregistreerd voor RGC-transplantatie bij glaucoom. Bestaande “stamcelklinieken” (bijvoorbeeld misleidende trials met autologe vet- of beenmergcellen) hebben zich gericht op ad hoc benaderingen en hebben, opvallend genoeg, schade veroorzaakt (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Patiënten moeten op hun hoede zijn voor onbewezen therapieën die het toezicht van de FDA omzeilen. Legitieme first-in-human trials zouden een solide 'proof-of-concept' in dieren vereisen die elke barrière aanpakt, en robuuste veiligheidsgegevens. Dit kan vele jaren duren.

Een pragmatische inschatting is dat kleine veiligheidsstudies mogelijk eind jaren 2020 of in de jaren 2030 van start zouden kunnen gaan, als de vooruitgang aanhoudt. Kandidaten zouden waarschijnlijk patiënten zijn met zeer gevorderde ziekte (waarbij het netvlies en de oogzenuw grotendeels losgekoppeld kunnen zijn), of omgekeerd, die met een ziekte in een middenstadium (om de kans op enig voordeel te maximaliseren). De primaire eindpunten zouden aanvankelijk veiligheid zijn: afwezigheid van nadelige ontstekingsreacties of tumorvorming in het oog. Secundaire eindpunten zouden gericht zijn op het detecteren van anatomische of functionele tekenen van graft “take.” Zo zou beeldvorming van het netvlies (optische coherentie tomografie) kunnen zoeken naar een verdikking van de retinale zenuwvezellaag of ganglioncellenlaag waar cellen werden geïnjecteerd. Elektrofysiologische tests, zoals patroon-elektroretinogram (PERG) of visueel opgewekte potentialen (VEP), zouden elektrische reacties afkomstig van de getransplanteerde cellen kunnen onthullen. Uiteindelijk zouden functionele gezichtsvermogenstests (zoals gezichtsvelden of contrastgevoeligheid) belangrijk zijn, maar zelfs het aantonen van het herstel van een kleine gezichtsboog zou baanbrekend zijn. Bij wijze van analogie met recente gentherapietrials voor erfelijke retinale ziekten, die uitkomsten meten in structurele versus functionele categorieën (pmc.ncbi.nlm.nih.gov); vergelijkbare categorieën (OCT-anatomie, elektrofysiologie, visuele functie, door patiënten gerapporteerde visie) zouden van toepassing zijn.

Samenvattend, hoewel er voorzichtig optimisme is, is elke praktische tijdlijn lang. Elk van de hierboven geschetste stappen behoeft verfijning. Een realistische eerste trial zou halverwege tot eind jaren 2030 kunnen worden ontworpen, afhankelijk van doorbraken in axonregeneratie en veiligheidsprofielen. Kandidaten en eindpunten zouden zorgvuldig worden gekozen: waarschijnlijk eerst veiligheidseindpunten, gevolgd door surrogaten van integratie (beeldvorming, elektrofysiologie) voordat meetbare gezichtsvermogenverbeteringen worden verwacht. Met andere woorden, het vakgebied moet hoop in evenwicht brengen met realisme – het nastreven van RGC-vervanging zal eerder een onderzoekmarathon zijn dan een snelle sprint.

Conclusie

Het vervangen van verloren gegane RGC's bij glaucoom met in het laboratorium gekweekte tegenhangers is een opwindend maar pril idee. In vitro kunnen menselijke pluripotente stamcellen worden verleid tot RGC-achtige cellen die belangrijke markers en zelfs enkele subtypische kenmerken tot expressie brengen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Transplantatiestudies bij dieren hebben aangetoond dat een deel van deze cellen maandenlang kan overleven, kan integreren in het retinale circuit en potentieel synapsen kan vormen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Er blijven echter enorme barrières bestaan. De axongroei voorbij de lamina cribrosa is gering (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), de geleiding naar centrale doelen is onvoldoende gecontroleerd, synapsen zijn zwak of afwezig, en axonen missen myeline (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Bovendien moeten immuunafstoting en tumorrisico's worden beheerd. Voorlopig blijven onderzoekers elke uitdaging op hun beurt aanpakken. Totdat we stamcel-RGC's betrouwbaar kunnen kweken, toedienen en verbinden, zullen gezichtsvermogenherstellende transplantaties in het laboratorium blijven. Maar de gestage vooruitgang geeft een zekere mate van hoop: met voortdurende innovatie en voorzichtigheid, kan de droom van “petrischaal naar optische tractus” RGC-vervanging op een dag van experiment naar genezing evolueren.