Ученые из National Eye Institute (NEI), части National Institutes of Health сообщили, что клетки пигментного эпителия сетчатки (RPE) важны для жизнеспособности ощущающих свет фоторецепторов сетчатки. Предприняты попытки продукции происходящего из стволовых клеток RPE для трансплантации пациентам с географической атрофией, известной как dry age-related macular degeneration (AMD), ведущей причины слепоты в США.

"Желательно понять, как же генерируются и замещаются клетки RPE, которые оказываются среди первого типа клеток, которые прекращают соотв. работу при AMD," говорит Kapil Bharti. Bharti осуществил разработку происходящих из стволовых клеток пациента клеток RPE для клинического испытания при AMD.

В здоровом глазу клетки RPE питают и поддерживают фоторецепторы, клетки трансформирующие свет в электрические сигналы, которые передаются в головной мозг посредством зрительного нерва. Клетки RPE образуют слой непосредственно позади фоторецепторов. При географической атрофии клетки RPE погибают, это заставляет фоторецепторы дегенерировать и это ведет к потере зрения.

Bharti с коллегами надеются удержать и обратить прогрессирование географической атрофии путем замещения больных клеток RPE на произведенные в лаб. RPE. Этот подход предполагает использование кровяных клеток пациента, чтобы генерировать индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs), клетки, способные становиться любым типом клеток тела. iPSCs подращивают в лаб. и затем заставляют становиться клетками RPE для хирургической имплантации.

Попытки создавать функциональные импланты RPE, однако, наталкиваются на возникающие препятствия: запрограммированные iPSCs, чтобы стать клетками RPE, обнаруживают тенденцию торможения развития, говорит Bharti. "Клетки часто неспособны созревать в функциональные RPE, способные поддерживать фоторецепторы. В том случае, когда они созревают, однако, созревание RPE совпадает с появлением первичных ресничек на iPSC-RPE клетках."

Исследователи тестировали три лекарственных вещества, как известно, модулирующих рост первичных ресничек на происходящих из iPSC клетках RPE. Как и предполагалось, два лекарства, усиливающие рост ресничек, существенно улучшали структурное и функциональное созревание происходящих из iPSC клеток RPE. Одной из важнейших характеристик созревания, наблюдаемой в клетках RPE, является то, что все клетки ориентируются соотв. образом, правильно образуя одиночный функциональный монослой. Происходящие из iPSC клетки RPE обнаруживают профиль экспрессии генов, напоминающий таковой у взрослых клеток RPE. И что важно, клетки выполняли критические функции зрелых клеток RPE: они поглощали кончики наружных сегментов фоторецепторов, процесс обрезки удерживающий фоторецепторы в рабочем состоянии.

Напротив, происходящие из iPSC клетки RPE подвергнутые воздействию третьего соединения, ингибитора роста ресничек, обнаруживали тяжелые нарушения структуры и функции.

В качестве дальнейшего подтверждения выступило то, что после генетического нокдауна экспрессии белка ресничек IFT88, происходящие из iPSC-клетки RPE обнаруживали тяжелые дефекты созревания и функционирования, что подтверждено анализом экспрессии генов. Тканевое окрашивание показало, что нокдаун IFT88 приводит к уменьшению плотности происходящих из iPSC клеток RPE и функциональной полярности, т.к. клетки внутри RPE ткани обнаруживали неправильную полярность.

Bharti и его группа получили сходные результаты для происходящих из iPSC клеток легких, др. типа эпителиальных клеток с первичными ресничками. Когда происходящие из iPSC клетки легких подвергали действию лекарств, которые улучшали рост ресничек, то иммуно-окрашивание подтвердило, что клетки выглядят структурно зрелыми.

Это сообщение подтверждает, что первичные реснички регулируют супрессию канонического WNT пути, сигнального клеточного пути, участвующего в эмбриональном развитии. Супресссия пути WNT во время развития RPE заставляет клетки прекращать деления и начинать дифференцировку во взрослые RPE, согласно исследованиям.

Исследователи также генерировали происходящие из iPSC клетки RPE от пациентов с цилиопатией, нарушением, вызывающим тяжелую потерю зрения из-за дегенерации фоторецепторов. Цилиопатия у пациентов была связана с мутацией гена ресничек CEP290. По сравнению со здоровым донором происходящие из iPSC клетки RPE от пациентов с цилиопатией имеют реснички меньшего размера. Происходящие из iPSC пациентов RPE клетки также имели дефекты созревания и функции, сходные с теми, что обнаруживаются при нокдауне IFT88.

Дальнейшие исследования на модельных мышах цилиопатии подтвердили важность временных соотношений: рассматривая некоторые ранние стадии развития, было установлено, что дефекты RPE предшествуют дегенерации фоторецепторов, это предоставляет дополнительную информацию о вызываемой цилиопатией дегенерации сетчатки.