Giới thiệu

Bệnh tăng nhãn áp là nguyên nhân hàng đầu gây mù lòa không hồi phục trên toàn thế giới vì các tế bào hạch võng mạc (RGC) kết nối mắt với não bị chết và không thể tái tạo (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Không có RGC, tín hiệu thị giác từ võng mạc không thể đến các trung tâm não (như thể gối bên và gò não trên), dẫn đến mất thị lực. Các phương pháp điều trị bệnh tăng nhãn áp hiện nay (ví dụ: hạ áp lực nội nhãn) có thể bảo vệ các RGC còn sống nhưng không thể phục hồi những tế bào đã mất (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Liệu pháp tế bào gốc nhằm thay thế các RGC đã mất bằng cách biệt hóa tế bào gốc đa năng của người (cả tế bào gốc phôi, ESC, hoặc tế bào gốc đa năng cảm ứng, iPSC) thành RGC và cấy ghép chúng vào mắt (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Về nguyên tắc, điều này có thể cung cấp một nguồn tế bào thần kinh võng mạc không giới hạn (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nhưng để hiện thực hóa tầm nhìn này đòi hỏi phải vượt qua những thách thức to lớn: các RGC mới phải sống sót, phát triển sợi trục xuyên qua lối ra của mắt (bản sàng) vào dây thần kinh thị giác, di chuyển quãng đường dài đến các mục tiêu chính xác trong não, hình thành các khớp thần kinh chức năng và được myelin hóa – tất cả trong môi trường ức chế của hệ thần kinh trung ương trưởng thành.

Bài viết này tổng quan về hiện trạng việc tạo RGC từ tế bào gốc người và cấy ghép chúng trong các mô hình động vật. Sau đó, chúng tôi thảo luận về các rào cản quan trọng đối với thành công – sự kéo dài sợi trục qua bản sàng, dẫn hướng đến các mục tiêu ở đồi thị và gò não, hình thành khớp thần kinh và myelin hóa – cũng như các vấn đề an toàn (thải ghép miễn dịch, nguy cơ khối u) và phương pháp phân phối (tiêm nội nhãn so với tiêm dưới võng mạc). Cuối cùng, chúng tôi đưa ra một cái nhìn thực tế về thời điểm các thử nghiệm “lần đầu tiên trên người” đối với bệnh tăng nhãn áp có thể khả thi và những tiêu chí kết quả nào chúng sẽ yêu cầu. Xuyên suốt bài viết, chúng tôi cố gắng trình bày rõ ràng: các thuật ngữ chính được in đậm và mọi khái niệm kỹ thuật đều được giải thích cho độc giả phổ thông.

Biệt hóa RGC từ tế bào gốc đa năng của người

Các nhà khoa học đã phát triển nhiều giao thức để biến ESC hoặc iPSC của người thành các tế bào thần kinh giống RGC. Thông thường, các tế bào gốc ban đầu được dẫn vào trạng thái tiền thân võng mạc bằng cách sử dụng kết hợp các yếu tố tăng trưởng và các phân tử nhỏ bắt chước sự phát triển của mắt (ví dụ: các chất điều hòa đường truyền FGF, IGF, BMP, Wnt và Notch) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Trong điều kiện thích hợp, các tế bào này sẽ tiếp tục biệt hóa thành RGC, điều này có thể được xác nhận bằng các chỉ dấu RGC. Các chỉ dấu chính bao gồm các yếu tố phiên mã BRN3B (POU4F2) và ISL1, protein gắn RNA RBPMS, protein khung xương tế bào thần kinh β-III tubulin (TUJ1), và synuclein-γ (SNCG). Thực tế, một nghiên cứu đã chỉ ra các nuôi cấy có nguồn gốc từ PSC biểu hiện nhiều chỉ dấu RGC: “các yếu tố phiên mã như BRN3, ISL1 và SNCG” xuất hiện cùng với các sợi thần kinh dài, xác nhận bản chất RGC (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Các RGC từ tế bào gốc này giống với các tế bào tự nhiên về biểu hiện gen và hình thái, kéo dài các quá trình và tạo ra điện thế hoạt động.

RGC không phải là một loại tế bào đồng nhất. Có hàng chục phân nhóm RGC tồn tại (ví dụ: tế bào nhạy cảm với chuyển động có chọn lọc hướng, tế bào trung tâm bật/tắt, tế bào melanopsin nhạy sáng nội tại, alpha-RGC, v.v.), mỗi loại có chức năng riêng biệt (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Các nghiên cứu trên động vật đã phân loại hơn 30 phân nhóm RGC theo giải phẫu và chỉ dấu phân tử (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), và bằng chứng cho thấy con người có khoảng 20 hoặc nhiều hơn các phân nhóm với các kết nối độc đáo (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Về lý thuyết, các giao thức tế bào gốc có thể được điều chỉnh để tạo ra các phân nhóm cụ thể bằng cách điều chỉnh các tín hiệu phát triển. Trong thực tế, hầu hết các phương pháp hiện tại đều hướng tới một quần thể RGC hỗn hợp. Các nhà nghiên cứu sau đó xác minh sự đa dạng phân nhóm bằng cách đồng nhuộm cho các kết hợp chỉ dấu: ví dụ, một nghiên cứu biệt hóa RGC người đã xác định các RGC chọn lọc hướng bật-tắt tiềm năng (biểu hiện CART) và alpha-RGC (biểu hiện SPP1/osteopontin) trong các tế bào BRN3+ của họ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tối ưu hóa đặc điểm phân nhóm là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực, vì mỗi phân nhóm RGC (với các đối tác tiền và hậu khớp thần kinh riêng) sẽ cần tích hợp thích hợp in vivo (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Hiệu quả và tốc độ tạo RGC đã được cải thiện. Các giao thức ban đầu mất vài tuần hoặc vài tháng, nhưng các phương pháp mới hơn đã đẩy nhanh quá trình này. Ví dụ, Luo và cộng sự đã thiết kế biểu hiện quá mức yếu tố phiên mã NGN2 cùng với môi trường hướng thần kinh để tạo ra các tế bào thần kinh giống RGC chỉ trong hai tuần, so với 1–2 tháng trong các nuôi cấy 2D hoặc 3D trước đây (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Các tế bào này biểu hiện chỉ dấu RGC và, khi được cấy ghép vào mắt chuột trưởng thành, “đã di chuyển thành công vào lớp tế bào hạch trong 1 tuần” (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tương tự, các tế bào gốc đa năng được nuôi cấy dưới dạng mô hình võng mạc 3D (tái tạo sự phát triển của mắt) tự nhiên tạo ra RGC cùng với các tế bào thần kinh võng mạc khác. Các RGC có nguồn gốc từ organoid có xu hướng có hồ sơ biểu hiện gen gần với RGC phôi hơn so với các nuôi cấy 2D, và nhiều nhóm hiện đang thu hoạch các tế bào giàu RGC từ organoid cho các thí nghiệm cấy ghép (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Mặc dù có những tiến bộ này, sản lượng vẫn còn khiêm tốn và các nuôi cấy không đồng nhất. Các giao thức thường tạo ra một quần thể tế bào võng mạc hỗn hợp với một số ít RGC, và khả năng sống sót trong nuôi cấy có thể bị hạn chế (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Các nhà nghiên cứu thường sử dụng phân loại tế bào (ví dụ: Thy1 hoặc BRN3 reporters) để tinh chế RGC trước khi cấy ghép. Mục tiêu chính là đạt được độ tinh khiết rất cao, vì bất kỳ tế bào nào chưa biệt hóa hoặc sai mục tiêu đều có nguy cơ hình thành khối u. Một nghiên cứu gần đây đã cảnh báo rằng “đối với các nghiên cứu chuyển dịch, việc xác định độ tinh khiết của RGC hiến tặng sẽ rất quan trọng để giảm nguy cơ hình thành u quái” (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Cấy ghép trong mô hình động vật: Khả năng sống sót và tích hợp

Một số nghiên cứu tiền lâm sàng hiện đã thử nghiệm các RGC có nguồn gốc từ tế bào gốc người trên mô hình động vật. Mục tiêu bao gồm chứng minh rằng RGC được cấy ghép có thể sống sót, tích hợp vào võng mạc của vật chủ, gửi sợi trục và (cuối cùng) truyền tín hiệu. Các thí nghiệm đã được thực hiện chủ yếu trên loài gặm nhấm (chuột nhắt, chuột cống), nhưng cũng trên các loài động vật lớn hơn (mèo) và linh trưởng không phải người.

Sau khi biệt hóa hoặc phân lập RGC in vitro, các nhà nghiên cứu đưa chúng vào mắt của vật chủ. Hai chiến lược chính là tiêm nội nhãn (tiêm tế bào vào thể thủy tinh, khoang bên trong mắt) hoặc phân phối dưới võng mạc (đặt tế bào bên dưới võng mạc). Kết quả khác nhau:

- Tiêm nội nhãn là kỹ thuật đơn giản để nhắm mục tiêu RGC (nằm trên bề mặt võng mạc bên trong). Một số nhóm đã tiêm hỗn dịch RGC người hoặc RGC có nguồn gốc từ võng mạc organoid vào thể thủy tinh của loài gặm nhấm. Ví dụ, Vrathasha và cộng sự đã tiêm khoảng 50.000 iPSC-RGC người vào mắt chuột WS và phát hiện các tế bào được cấy ghép định vị trong lớp tế bào hạch và sống sót ít nhất năm tháng sau cấy ghép (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Các tế bào này đã phát triển các nhánh dendrite bình thường và tạo ra các điện thế hoạt động do ánh sáng gần như giống hệt với RGC chuột bản địa (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), chứng tỏ chúng có thể tích hợp chức năng ít nhất trong võng mạc. Luo và cộng sự (2020) cũng chỉ ra rằng các tế bào giống RGC có nguồn gốc từ hESC (biểu hiện quá mức NGN2) di chuyển vào lớp hạch của chuột trưởng thành trong vòng một tuần (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Những kết quả này rất đáng khích lệ, nhưng số lượng tế bào thực sự tích hợp thường nhỏ. Vrathasha báo cáo trung bình khoảng 672 tế bào hiến tặng sống sót trên mỗi võng mạc chuột (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) – một phần nhỏ so với số lượng RGC bình thường – làm nổi bật môi trường đầy thách thức.

Một vấn đề với các hỗn dịch tiêm nội nhãn đơn giản là các tế bào thường vón cục hoặc không bám dính. Trong một mô hình tổn thương RGC trên mèo, Becker và cộng sự phát hiện rằng tiêm hỗn dịch tế bào nội nhãn dẫn đến sự kết tụ tế bào và ít tích hợp thực sự (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Họ lưu ý rằng việc sử dụng một giàn giáo có thể cải thiện khả năng sống sót và di chuyển vào võng mạc. Thực vậy, một số nghiên cứu hiện nay đã nhúng RGC vào các giàn giáo sinh học hoặc mô organoid để hỗ trợ chúng. Ví dụ, các organoid võng mạc người (thu hoạch RGC vào ngày phát triển 60–70) đã được cấy ghép dưới võng mạc vào mắt mèo. Với liệu pháp ức chế miễn dịch toàn thân, các mảnh ghép organoid này đã sống sót ít nhất 1 tháng và dường như hình thành các tiếp xúc khớp thần kinh với các tế bào thần kinh của vật chủ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Phương pháp dưới võng mạc đảm bảo tiếp xúc vững chắc giữa mô hiến tặng và võng mạc, trong khi các hỗn dịch tế bào nội nhãn có xu hướng nổi hoặc vón cục. Mặt khác, phân phối dưới võng mạc là một phẫu thuật phức tạp hơn và có thể bị hạn chế bởi không gian có sẵn (khoang dưới võng mạc mỏng ở động vật bốn chân và linh trưởng).

Ở loài gặm nhấm nhỏ, phân phối nội nhãn vẫn là phương pháp phổ biến nhất. Sau khi tiêm, các tế bào hiến tặng thành công đã được xác định di chuyển đến lớp tế bào hạch võng mạc của vật chủ và biểu hiện các chỉ dấu RGC (BRN3, RBPMS) trong vài tuần đến vài tháng (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Một số nghiên cứu báo cáo các tế bào hiến tặng kéo dài các dendrite mới và thậm chí cả các chồi sợi trục ban đầu về phía đầu dây thần kinh thị giác. Ví dụ, các hiPSC-RGC được cấy ghép ở chuột cho thấy các cây dendrite phức tạp và (khi được kích thích bằng ánh sáng) tạo ra điện thế hậu khớp, cho thấy chúng đã hình thành các khớp thần kinh với các tế bào trung gian lưỡng cực/amacrine (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tuy nhiên, điều quan trọng là phải thận trọng: kinh nghiệm với cấy ghép tế bào quang thụ cho thấy các chỉ dấu huỳnh quang được chuyển có thể đôi khi làm cho việc tích hợp của tế bào cấy ghép có vẻ như đã xảy ra, trong khi thực tế chúng chỉ truyền thuốc nhuộm cho các tế bào vật chủ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Cần có việc gắn nhãn nghiêm ngặt và thử nghiệm chức năng để xác nhận sự tích hợp thực sự. Trong tất cả các trường hợp cho đến nay, chỉ một tập hợp con các RGC được tiêm sống sót và tích hợp. Ví dụ, Vrathasha và cộng sự đã tiêm 500.000 tế bào nhưng sau đó chỉ đếm được khoảng 0.13% (khoảng 650 tế bào) sống sót sau 5 tháng (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Rõ ràng, môi trường võng mạc của vật chủ tạo ra áp lực chọn lọc mạnh mẽ, và khả năng sống sót vẫn là một yếu tố hạn chế.

Các đường phân phối: Nội nhãn so với dưới võng mạc

Việc lựa chọn cách đưa RGC vào mắt có ý nghĩa thực tế và sinh học. Tiêm nội nhãn đặt các tế bào vào gel của mắt (thể thủy tinh) cạnh võng mạc. Con đường này trực tiếp tưới cho võng mạc bên trong nhưng cũng có thể khiến các tế bào đối mặt với thách thức khuếch tán (chúng phải bám vào bề mặt võng mạc để tích hợp). Như đã lưu ý ở trên, các hỗn dịch tế bào không có hỗ trợ có thể vón cục; khả năng sống sót có thể kém trừ khi các tế bào nhanh chóng di chuyển đến mô vật chủ. Một số nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các mảnh ghép dựa trên giàn giáo hoặc organoid (thay vì hỗn dịch tế bào đơn lẻ) cải thiện kết quả (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Phân phối nội nhãn có ưu điểm là kỹ thuật tương đối đơn giản (nó đã được sử dụng cho việc tiêm thuốc và vector liệu pháp gen) và nhắm mục tiêu trực tiếp vào RGC.

Ngược lại, phân phối dưới võng mạc (đặt tế bào giữa võng mạc và biểu mô sắc tố võng mạc) được sử dụng truyền thống cho cấy ghép tế bào quang thụ hoặc RPE. Đối với cấy ghép RGC, nó ít trực quan hơn nhưng có thể cung cấp sự tiếp xúc có lợi. Trong nghiên cứu trên mèo của Singh và cộng sự, các organoid võng mạc người đã được cấy ghép dưới võng mạc với sự áp sát chặt chẽ với võng mạc vật chủ. Mặc dù cần ức chế miễn dịch, các mảnh ghép này đã sống sót trong nhiều tuần và cho thấy dấu hiệu hình thành khớp thần kinh với các tế bào hạch võng mạc (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Khoang dưới võng mạc hẹp đã giữ các tế bào hiến tặng ở đúng vị trí. Tuy nhiên, ở mèo và linh trưởng, khoang này cực kỳ mỏng, khiến việc nhắm mục tiêu trở nên khó khăn. Phẫu thuật dưới võng mạc cũng mang rủi ro cao hơn cho võng mạc vật chủ. Do đó, tiêm nội nhãn vẫn là phương pháp tiêu chuẩn ở loài gặm nhấm, trong khi các chiến lược dưới võng mạc hoặc trên võng mạc (lên bề mặt võng mạc) có thể được khám phá ở những mắt lớn hơn.

Tóm lại, tiêm nội nhãn là dễ nhất nhưng thường yêu cầu giàn giáo hoặc số lượng tế bào cao để có bất kỳ khả năng sống sót nào (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Mảnh ghép/cụm dưới võng mạc có thể đạt được tiếp xúc vững chắc (như trong nghiên cứu trên mèo của Singh (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)), nhưng đặt ra thách thức phẫu thuật. Cả hai con đường đang được nghiên cứu, và có thể các giao thức trong tương lai sẽ kết hợp nhúng tế bào vào các giàn giáo hoặc gel tương thích sinh học để tối đa hóa giao diện giữa người hiến và vật chủ.

Các rào cản đối với tái tạo sợi trục và kết nối

Ngay cả khi các RGC được cấy ghép sống sót và định vị trong mắt, những trở ngại lớn vẫn cản trở khả năng truyền thị giác đến não của chúng. Trong một hệ thần kinh trung ương bình thường (trưởng thành), các sợi thần kinh thị giác bị tổn thương không tái tạo tốt. Các RGC được cấy ghép đối mặt với môi trường khắc nghiệt tương tự. Các rào cản chính bao gồm:

Sự phát triển sợi trục qua bản sàng

Bản sàng là một cấu trúc giống rây ở đầu dây thần kinh thị giác nơi các sợi trục RGC thoát ra khỏi mắt. Đây là một nút thắt cổ chai lớn cho sự tái tạo. Trong các thí nghiệm trên động vật, các nhà nghiên cứu nhận thấy rất ít sợi trục RGC được cấy ghép vượt qua hàng rào này. Một nghiên cứu cẩn thận đã báo cáo rằng “khi RGC được tiêm vào thể thủy tinh, rất ít tích hợp vào võng mạc. Trong số các RGC đã tích hợp thành công vào GCL, nhiều sợi trục đã nảy mầm và phát triển về phía đầu dây thần kinh thị giác nhưng rất ít phát triển vượt qua bản sàng (~10%)” (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nói cách khác, 90% sợi trục mới bị đình trệ ở bản sàng. Bản sàng chứa các tế bào thần kinh đệm và chất nền ngoại bào dày đặc, có khả năng tạo ra các tín hiệu ức chế và rào cản vật lý. Vượt qua rào cản này có thể đòi hỏi kỹ thuật các sợi trục hiến tặng (ví dụ, bằng cách điều hòa tăng cường các con đường tăng trưởng như mTOR hoặc Wnt) hoặc sửa đổi môi trường bản sàng (ví dụ, áp dụng enzyme hoặc trung hòa các phân tử ức chế). Vấn đề này tương tự như bất kỳ chấn thương tủy sống nào: đặc tính của CNS là thất bại trong tái tạo sợi trục. Điều này cho thấy rằng ngay cả khi chúng ta đặt RGC vào mắt, việc đưa sợi trục của chúng vào dây thần kinh thị giác sẽ đòi hỏi những kích thích tái tạo rất mạnh mẽ.

Dẫn hướng đến các mục tiêu não

Giả sử sợi trục RGC có thể thoát ra khỏi mắt, thách thức tiếp theo là dẫn hướng sợi trục qua những khoảng cách dài đến các mục tiêu chính xác (chủ yếu là thể gối bên (LGN) ở đồi thị và gò não trên ở não giữa). Trong quá trình phát triển, các sợi trục RGC được dẫn hướng bởi các gradient phân tử (ví dụ: protein ephrin-A/EphA) và hoạt động võng mạc tự phát. Não trưởng thành thường thiếu các tín hiệu này. Một số nghiên cứu trên loài gặm nhấm đã chỉ ra rằng có thể định hướng các sợi trục RGC đang tái tạo để kết nối lại với gò não trên: ví dụ, một mô hình tổn thương đường thị giác đã điều hòa tăng cường các gen thúc đẩy tăng trưởng (mTOR, JAK/STAT) và quan sát thấy các khớp thần kinh mới ở gò não (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tuy nhiên, các sợi trục tái tạo này không phục hồi thị lực trừ khi chúng được hỗ trợ nhân tạo (xem phần myelin hóa bên dưới). Tóm lại, việc tìm kiếm các tín hiệu dẫn hướng phù hợp (hoặc cung cấp chúng) là một câu hỏi nghiên cứu mở. Các sợi trục RGC được cấy ghép lý tưởng sẽ tái tạo các tín hiệu dẫn hướng phôi thai để hình thành bản đồ thị giác chính xác trong não, nhưng vẫn chưa rõ cách đạt được điều đó ở người trưởng thành.

Hình thành khớp thần kinh

Các sợi trục mới cuối cùng phải hình thành khớp thần kinh với các tế bào thần kinh đích chính xác. Đáng mừng là bằng chứng cho thấy các RGC được cấy ghép có thể hình thành các kết nối khớp thần kinh ít nhất trong võng mạc. Trong nghiên cứu của Johnson và cộng sự, các RGC có nguồn gốc từ hiPSC di chuyển vào GCL của vật chủ đã phát triển các nhánh dendrite bình thường. Sử dụng nhuộm chỉ dấu khớp thần kinh và kích thích ánh sáng, các tác giả “đã chứng minh sự hình thành các khớp thần kinh mới lạ và chức năng giữa RGC hiến tặng và võng mạc vật chủ” (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nói cách khác, các RGC được cấy ghép đã có thể kết nối với các tế bào trung gian lưỡng cực/amacrine và truyền tín hiệu đến các tế bào vật chủ hạ nguồn, mặc dù các phản ứng hơi yếu hơn so với các tế bào bản địa. Phát hiện này chỉ ra rằng, ít nhất ở mức độ võng mạc bên trong, việc kết nối phù hợp có thể xảy ra.

Việc hình thành khớp thần kinh trong não thậm chí còn khó đạt được và đo lường hơn. Một số nghiên cứu tái tạo (không phải nghiên cứu cấy ghép) đã kích thích sợi trục RGC tái tạo về phía gò não và hình thành khớp thần kinh (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Trong mô hình tổn thương đường thị giác được đề cập ở trên, các sợi trục mới trong vùng trên giao thoa thị giác/gò não đã tạo ra khớp thần kinh, nhưng chuột vẫn không có hành vi thị giác đo lường được. Điều này sau đó được cho là do thiếu myelin (xem phần tiếp theo) chứ không phải do khớp thần kinh bị lỗi (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Điểm mấu chốt: Sự hình thành khớp thần kinh về nguyên tắc là có thể, nhưng việc đảm bảo các khớp thần kinh mạnh mẽ, nhắm mục tiêu chính xác để phục hồi thị lực là một trở ngại lớn. Nó có thể sẽ đòi hỏi các tín hiệu “giống phát triển”, chẳng hạn như kích thích ánh sáng có hình dạng (sóng võng mạc) hoặc đồng cấy ghép tế bào thần kinh đệm hỗ trợ, để dẫn hướng và tăng cường các kết nối mới.

Myelin hóa sợi trục tái tạo

Cuối cùng, sợi trục RGC thường chỉ được myelin hóa sau khi chúng đi qua bản sàng – một đặc điểm thiết kế thú vị của mắt. Các tế bào thần kinh đệm ít nhánh (tế bào myelin hóa CNS) được giữ bên ngoài võng mạc bởi bản sàng (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Nếu sợi trục của RGC được cấy ghép thoát ra khỏi mắt, nó sẽ đi vào CNS, nơi có các tế bào thần kinh đệm myelin hóa. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp thử nghiệm, các sợi trục mới vẫn không được myelin hóa. Điều này quan trọng vì các sợi trục CNS dài không myelin hóa dẫn truyền xung động rất kém. Trong nghiên cứu tái tạo đường thị giác (được mô tả ở trên), các tác giả phát hiện rằng các sợi trục mới hình thành không được myelin hóa, và chuột không cho thấy sự cải thiện thị giác trừ khi được tiêm 4-aminopyridine (4-AP) – một loại thuốc ngăn chặn kênh kali và tăng cường dẫn truyền trong các sợi bị mất myelin (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Trên thực tế, 4-AP đã phục hồi một phần thị lực bằng cách bù đắp cho việc thiếu myelin. Kết quả này nhấn mạnh quan điểm: ngay cả khi sợi trục RGC đạt đến mục tiêu của nó, nếu không có myelin, nó sẽ không dẫn truyền tín hiệu đủ nhanh để có thị lực. Đảm bảo myelin hóa đúng cách – có thể bằng cách đồng cấy ghép tiền thân tế bào thần kinh đệm ít nhánh hoặc kích thích tế bào thần kinh đệm của vật chủ – sẽ rất quan trọng.

Tóm lại, các RGC được cấy ghép đối mặt với một loạt thách thức: chỉ một số ít phát triển vượt qua bản sàng (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), chúng phải tìm đúng con đường đến các mục tiêu não, tạo ra các khớp thần kinh phù hợp, và sau đó được bao bọc bởi myelin. Mỗi bước hiện chỉ đạt được thành công một phần trong các mô hình động vật. Vượt qua những rào cản này là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực trong tái tạo thần kinh.

Thách thức miễn dịch và an toàn

Mắt tương đối được miễn dịch ưu tiên, nhưng việc cấy ghép tế bào vẫn có nguy cơ bị tấn công miễn dịch. Nếu tế bào hiến tặng là tự thân (từ iPSC của chính bệnh nhân), sự thải ghép là tối thiểu nhưng độ phức tạp kỹ thuật cao. Tế bào dị gen (từ một người hiến khác hoặc một dòng tế bào gốc) dễ sản xuất hơn nhưng có thể bị hệ miễn dịch của vật chủ tấn công. Trong các nghiên cứu trên động vật, các nhà nghiên cứu thường sử dụng thuốc ức chế miễn dịch để thúc đẩy sự sống sót của mảnh ghép. Ví dụ, trong nghiên cứu cấy ghép organoid trên mèo, việc ức chế miễn dịch toàn thân là cần thiết để mảnh ghép sống sót và hình thành kết nối (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nếu không có ức chế miễn dịch, các tế bào dị loài sẽ nhanh chóng bị loại bỏ. Điều thú vị là, hầu hết các nghiên cứu tiền lâm sàng về cấy ghép võng mạc chỉ báo cáo viêm nhẹ chứ không phải thải ghép hoàn toàn – một lợi ích từ các rào cản của mắt (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tuy nhiên, thành công lâu dài có thể sẽ đòi hỏi ức chế miễn dịch tạm thời hoặc các kỹ thuật tiên tiến (chẳng hạn như “che chắn” tế bào bằng lớp phủ tránh miễn dịch) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Bất kỳ thử nghiệm trên người nào trong tương lai sẽ cần giải quyết vấn đề này để RGC hiến tặng không bị tế bào T của vật chủ tiêu diệt.

Một mối quan tâm liên quan là khả năng hình thành khối u. Tế bào gốc đa năng có thể hình thành u quái nếu các tế bào chưa biệt hóa được cấy ghép. Ngay cả một số lượng nhỏ PSC gây ô nhiễm trong quá trình chuẩn bị RGC cũng có thể gây ra hậu quả tai hại. Do đó, các nhà nghiên cứu nhấn mạnh độ tinh khiết cao của quần thể được ghép. Vrathasha và cộng sự lưu ý rằng điều “quan trọng là phải xác định độ tinh khiết của RGC hiến tặng để giảm nguy cơ hình thành u quái” (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Điều này đòi hỏi kiểm soát chất lượng kỹ lưỡng – ví dụ, phân loại tế bào thông qua các báo cáo đặc hiệu RGC hoặc sử dụng đo tế bào dòng chảy, và kiểm tra bằng phương pháp methyl hóa bộ gen hoặc xét nghiệm biểu hiện gen để đảm bảo không còn tế bào đa năng nào (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Cho đến nay, chưa có khối u nào được báo cáo trong các thí nghiệm cấy ghép RGC trên động vật nhỏ, nhưng việc chuyển dịch lâm sàng sẽ đòi hỏi quy trình tinh chế và kiểm tra phát hành cực kỳ nghiêm ngặt đối với bất kỳ sản phẩm tế bào gốc nào.

Triển vọng: Hướng tới thử nghiệm trên người cho bệnh tăng nhãn áp

Với những thách thức to lớn trên, khi nào người ta có thể hợp lý mong đợi một thử nghiệm lâm sàng đầu tiên về thay thế RGC ở bệnh nhân tăng nhãn áp? Thật không may, câu trả lời có lẽ là “không sớm.” Lĩnh vực này vẫn đang trong giai đoạn tiền lâm sàng ban đầu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Cho đến nay, không có thử nghiệm trên người nào được đăng ký đặc biệt cho cấy ghép RGC trong bệnh tăng nhãn áp. Các “phòng khám tế bào gốc” hiện có (ví dụ, các thử nghiệm sai lệch về tế bào mỡ tự thân hoặc tế bào tủy xương) đã tập trung vào các phương pháp tùy tiện và, rõ ràng là, đã gây hại (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Bệnh nhân nên cảnh giác với các liệu pháp chưa được chứng minh mà bỏ qua sự giám sát của FDA. Các thử nghiệm đầu tiên trên người hợp pháp sẽ yêu cầu bằng chứng khái niệm vững chắc trên động vật giải quyết từng rào cản, và dữ liệu an toàn đáng tin cậy. Điều này có thể mất nhiều năm.

Một cái nhìn thực tế là các thử nghiệm an toàn nhỏ có thể bắt đầu vào cuối những năm 2020 hoặc 2030, nếu tiến bộ tiếp tục. Các ứng viên có thể là bệnh nhân mắc bệnh rất nặng (nơi võng mạc và dây thần kinh thị giác có thể đã bị ngắt kết nối phần lớn), hoặc ngược lại là những người mắc bệnh giai đoạn giữa (để tối đa hóa cơ hội có bất kỳ lợi ích nào). Các tiêu chí chính ban đầu sẽ là an toàn: không có phản ứng viêm bất lợi hoặc hình thành khối u trong mắt. Các tiêu chí phụ sẽ nhằm phát hiện bất kỳ dấu hiệu giải phẫu hoặc chức năng nào của việc mảnh ghép “tồn tại.” Ví dụ, hình ảnh võng mạc (chụp cắt lớp quang học) có thể tìm kiếm sự dày lên của lớp sợi thần kinh võng mạc hoặc lớp tế bào hạch nơi các tế bào được tiêm. Các xét nghiệm điện sinh lý, như điện võng mạc đồ mẫu (PERG) hoặc điện thế gợi thị giác (VEP), có thể tiết lộ các phản ứng điện bắt nguồn từ các tế bào được ghép. Cuối cùng, các xét nghiệm thị lực chức năng (như thị trường hoặc độ nhạy tương phản) sẽ rất quan trọng, nhưng ngay cả việc chứng minh phục hồi một cung thị lực nhỏ cũng sẽ là một bước đột phá. Tương tự, các thử nghiệm liệu pháp gen gần đây cho bệnh võng mạc di truyền đo lường kết quả trong các hạng mục cấu trúc so với chức năng (pmc.ncbi.nlm.nih.gov); các hạng mục tương tự (giải phẫu OCT, điện sinh lý, chức năng thị giác, thị lực do bệnh nhân báo cáo) sẽ được áp dụng.

Tóm lại, mặc dù có sự lạc quan thận trọng, nhưng bất kỳ khung thời gian thực tế nào cũng còn dài. Mỗi bước được nêu trên cần được tinh chỉnh. Một thử nghiệm đầu tiên thực tế có thể được thiết kế vào giữa đến cuối những năm 2030, tùy thuộc vào những đột phá trong tái tạo sợi trục và hồ sơ an toàn. Các ứng viên và tiêu chí cuối cùng sẽ được lựa chọn cẩn thận: có lẽ là các tiêu chí an toàn trước tiên, sau đó là các chỉ số thay thế về tích hợp (hình ảnh, điện sinh lý) trước khi mong đợi những cải thiện thị lực đo lường được. Nói cách khác, lĩnh vực này phải cân bằng hy vọng với thực tế – việc theo đuổi thay thế RGC sẽ là một cuộc đua marathon nghiên cứu chứ không phải một cuộc chạy nước rút nhanh chóng.

Kết luận

Thay thế RGC bị mất trong bệnh tăng nhãn áp bằng các tế bào được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm là một ý tưởng thú vị nhưng còn non trẻ. In vitro, các tế bào gốc đa năng của người có thể được kích thích thành các tế bào giống RGC biểu hiện các chỉ dấu chính và thậm chí một số đặc điểm phân nhóm (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Các nghiên cứu cấy ghép trên động vật đã chỉ ra rằng một phần nhỏ các tế bào này có thể sống sót trong nhiều tháng, tích hợp vào mạch võng mạc và tiềm năng hình thành khớp thần kinh (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tuy nhiên, những rào cản to lớn vẫn còn. Sự phát triển sợi trục vượt ra ngoài bản sàng kém (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), việc dẫn hướng đến các mục tiêu trung ương không được kiểm soát đầy đủ, các khớp thần kinh yếu hoặc không có, và sợi trục thiếu myelin (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Trên hết, các nguy cơ thải ghép miễn dịch và khối u phải được quản lý. Hiện tại, các nhà nghiên cứu tiếp tục giải quyết từng thách thức một. Cho đến khi chúng ta có thể đáng tin cậy nuôi cấy, phân phối và kết nối RGC từ tế bào gốc, các cấy ghép phục hồi thị lực sẽ vẫn ở trong phòng thí nghiệm. Nhưng những tiến bộ ổn định mang lại một hy vọng: với sự đổi mới và thận trọng liên tục, giấc mơ thay thế RGC “từ đĩa petri đến đường thị giác” một ngày nào đó có thể chuyển từ thử nghiệm sang chữa bệnh.