Доставка трофического фактора с использованием стволовых клеток, происходящих из нейральных предшественников, позволяет обходить гемато-энцефалический барьер. Комбинированные подходы клеточной и генной терапии являются многообещающими при лечении нейрологических болезней (Gowing et al., 2017). Доставка разных факторов роста к месту повреждения с использованием ex vivo генетически модифицированных клеток, как было установлено, поддерживает нейроны хозяина у животных, моделирующих болезни amyotrophic lateral sclerosis (ALS) и Parkinson's, Huntington's и Alzheimer's болезни (Behrstock et al., 2006, Blesch and Tuszynski, 1995, Deng et al., 2016, Ebert et al., 2008, Ebert et al., 2010, Gowing et al., 2017, Klein et al., 2005). Наша группа показала, что клетки нейральных предшественников человека, генетически преобразованные, чтобы стабильно продуцировать glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) выживать, мигрировать и высвобождать GDNF и защищать нейроны от дегенерации (Behrstock et al., 2006, Klein et al., 2005). Показано, что эти клетки безопасны и не вызывают рак и впервые были использованы с разрешения US Food and Drug Administration клинического испытания phase 1/2a клеточной и генной терапии для защиты двигательных нейронов при ALS (NCT02943850, 2017).
ALS является быстро прогрессирующей болезнью, поэтому постоянное высвобождение трофического фактора может оказаться приемлемым в отсутствии долговременных эффектов от длительного применения лекарств. В противоположность др. нейрологическим болезням с продолжительным временем жизни может не потребоваться постоянная секреция фактора роста. Посмертные исследования пациентов с Parkinsonian, лишь временно получавших GDNF а caudate putamen, показали сохранившиеся нейрональные разрастания, которые могут объяснить сохранение эффектов после прекращения доставки GDNF (Love et al., 2005, Patel et al., 2013). Более того, постоянное высвобождение ростового фактора не позволяло прекращать лечение в случае противопоказаний. Напр., возникновение симптомов Lhermitte's , описано у некоторых пациентов, получавших GDNF (Nutt et al., 2003). Кроме того, устойчивая экспрессия GDNF может вызывать аберрантное разрастание и десенсибилизацию нейронов мишеней, это важно там, где происходила полная реверсия после прекращения GDNF, для использования tetracycline-регулируемой системы (Georgievska et al., 2002, Georgievska et al., 2004). Итак, необходима регуляция ростового фактора в такого типа клинических испытаниях.
Внешние факторы, такие как mifepristone, rapamycin или tetracycline ([Tet], и его аналог doxycycline [dox]) могут быть использованы для регуляции экспрессии генов (Akhtar et al., 2015, Espadas-Alvarez et al., 2017, Tereshchenko et al., 2014). GDNF, доставляется путем прямого переноса гена грызунам (Chtarto et al., 2016), кроме того используются трансплантации нейральных клеток человека, преобразованных для высвобождения GDNF. Наконец, необходимы повторяющиеся гибкие переключатели.
В данном исследовании мы разработали dox-обеспечиваемый метод для индукции и устранения экспрессии GDNF в индуцированных плюрипотентных стволовых клетках человека (iPSC)-происходящих из клеток нейральных предшественников (iNPCs) с помощью вектора, трансплантируемых в головной мозг взрослых мышей. Было установлено, что использование воздействия dox могут индуцировать и обратимо модулировать секрецию GDNF in vivo в течение многих клеточных циклов. Мы продемонстрировали, что мощные технологии iPSCs, ex vivo клеточной инженерии и регуляции генов могут быть скомбинированы в качестве уникального подхода для лечения заболеваний, где необходима регуляция доставки белка.
