Человеческую сетчатку вырастили из искусственных стволовых клеток
Из индуцированных стволовых клеток впервые удалось получить фрагмент сетчатки человека, клетки которой оказались чувствительны к свету.
Гибель клеток сетчатки служит одной из главных причин ухудшения зрения, особенно в пожилом возрасте. Болезнь может затрагивать и сами фоторецепторы, палочки и колбочки, и питающие их клетки, и те, что проводят сигнал от фоторецепторов дальше в мозге. И, к сожалению, до сих пор в таких случаях всё ограничивается поддерживающей терапией и попытками по возможности замедлить болезнь. С потерей же фоторецепторов приходится мириться: что пропало, то пропало. Так что больному остаётся лишь рассчитывать на то, что его состояние не ухудшится.
Однако со временем исследователи стали задумываться над тем, нельзя ли как-то скомпенсировать гибель клеток сетчатки. Один из вариантов – это использовать электронный протез, вроде тех, что создала компания Second Sight. Здесь действительно удалось достичь крупных успехов: протез под названием Argus II стал первым «заменителем сетчатки», рекомендованным к широкому использованию Министерством здравоохранения США.
Другой способ компенсировать дегенерацию сетчатки подразумевает использование стволовых клеток. В 2011 году исследователи из Джорджтаунского университета впервые сумели вырастить клетки сетчатки из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, которые можно получить из обычных специализированных клеток взрослого человека. Спустя год сотрудники биотехнологической компании ACT вместе с коллегами из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе показали, что больным с заболеваниями сетчатки можно пересаживать эмбриональные (натуральные) стволовые клетки, которые могут улучшить зрение человека, не вызывая иммунного отторжения и не угрожая злокачественной опухолью.
Однако какой бы способ компенсировать отмирание сетчатки вы ни выбрали, с ней есть одна большая проблема, и проблема эта заключается в её очень сложном устройстве. Сетчатка представляет собой своеобразный «бутерброд» из семи типов клеток, распределённых по нескольким слоям. Обычно, когда говорят о лечении стволовыми клетками, то имеют в виду, что необходимую ткань сначала выращивают в лаборатории, а потом пересаживают взамен больной ткани у человека. И, если вы хотите заменить испорченную сетчатку, вам нужно сделать так, чтобы стволовые клетки не только превратились в несколько типов клеток, но и чтобы они сформировали правильную слоистую структуру, иначе такая искусственная сетчатка просто не будет работать. Понимая всю сложность задачи, многие исследователи пытались просто вводить в глаз стволовые клетки, рассчитывая, что они сами смогут встроиться в нужное место.
И всё-таки полноценную сетчатку можно вырастить на лабораторном столе, как это сделали Мария Валерия Канто-Солер (Maria Valeria Canto-Soler) и её коллеги из Университета Джона Хопкинса. Исследователи пытались решить проблему, связанную с получением фоторецепторов из индуцированных стволовых клеток. Когда такое превращение проводят в искусственных условиях, вне организма, то в результате никак не удаётся получить функциональные клетки, которые реагировали бы на свет. В опытах такого рода стволовые клетки обрабатывают сложным коктейлем молекул, имитируя химические сигналы, которые клетки развивающейся сетчатки получают от своих соседей. То, что настоящие фоторецепторы всё-таки не «дозревают» до рабочего состояния, можно было бы списать на несовершенство молекулярного коктейля.
Но, вместо того, чтобы дальше совершенствовать это «зелье превращения», исследователи из Университета Джона Хопкинса пошли по другому пути. Они попытались воссоздать не столько химические, сколько физические условия, такие, как характер поверхности, на которой растут трансформирующиеся стволовые клетки, расстояния между ними и т. д. И действительно, на клетки действует ведь не только химия их окружения, но и физика, и архитектура формирующейся ткани и органа, взаимное расположение клеток относительно друг друга играет тут важнейшую роль.
В статье, опубликованной в Nature Communications, авторы работы пишут, что правильные физические условия заставляли стволовые клетки самих синтезировать необходимые для превращения вещества. В итоге, по словам экспериментаторов, им удалось на лабораторном столе получить кусочек человеческой сетчатки с правильной структурой и довести его до стадии 28-недельного зародыша. На этом этапе развития у фоторецепторов уже должна появляться чувствительность к свету. Исследователи ввели в искусственную сетчатку электроды и обнаружили, что её рецепторы действительно реагируют на свет – искусственная сетчатка была функциональной и весьма походила на обычную.
Имея на руках метод, с помощью которого удастся выращивать функциональную сетчатку из собственных клеток пациента, можно решить проблему всех заболеваний, связанных с дегенерацией зрительных клеток: больную сетчатку будут в буквальном смысле «латать» выращенными в лаборатории фрагментами. Однако, хотя в теории это можно делать хоть сейчас, на практике должен пройти ещё не один год, пока учёные будут оптимизировать и проверять метод в клинических исследованиях.
