Badanie przedkliniczne wykorzystujące komórki macierzyste do produkcji progenitorowych komórek fotoreceptorowych – komórek wykrywających światło znajdujących się w oku – a następnie przeszczepienie ich do eksperymentalnych modeli uszkodzonych siatkówek zaowocowało znaczną poprawą wzroku. To odkrycie naukowców z Duke-NUS Medical School, Singapore Eye Research Institute i Karolinska Institute w Szwecji stanowi pierwszy krok w kierunku potencjalnego przywrócenia wzroku w chorobach oczu charakteryzujących się utratą fotoreceptorów.
„Nasze laboratorium opracowało nowatorską metodę, która umożliwia wytwarzanie komórek progenitorowych fotoreceptorów przypominających te w ludzkich embrionach” – powiedział adiunkt Tay Hwee Goon, pierwszy autor badania z Centrum Badań Wizji Duke-NUS. „Transplantacja tych komórek do modeli eksperymentalnych przyniosła częściowe przywrócenie funkcji siatkówki”.
Zwyrodnienie fotoreceptorów w oku jest istotną przyczyną pogorszenia widzenia, które może ostatecznie doprowadzić do ślepoty i na które obecnie nie ma skutecznego leczenia. Degeneracja fotoreceptorów występuje w różnych dziedzicznych chorobach siatkówki, takich jak zwyrodnienie barwnikowe siatkówki – rzadka choroba oczu, która z czasem rozkłada komórki siatkówki i ostatecznie powoduje utratę wzroku – oraz związane z wiekiem zwyrodnienie plamki żółtej, główna przyczyna upośledzenia wzroku na całym świecie.
Asst Prof Tay i jej zespół opracowali procedurę hodowli ludzkich embrionalnych komórek macierzystych w obecności oczyszczonych białek lamininy, które biorą udział w prawidłowym rozwoju ludzkich siatkówek. W obecności laminin komórki macierzyste mogłyby zostać ukierunkowane na różnicowanie się w komórki progenitorowe fotoreceptorów odpowiedzialne za przekształcanie światła w sygnały wysyłane do mózgu.
Kiedy te komórki zostały przeszczepione do uszkodzonych siatkówek, modele przedkliniczne wykazały znaczną poprawę widzenia. Test diagnostyczny zwany elektroretinogramem również wykazał znaczną poprawę w siatkówce poprzez aktywność elektryczną w siatkówce w odpowiedzi na bodziec świetlny. Przeszczepione komórki nawiązały połączenia z otaczającymi komórkami siatkówki i nerwami w wewnętrznej części siatkówki. Przeżyły też i funkcjonowały przez wiele tygodni po przeszczepie.
Idąc dalej, zespół ma nadzieję udoskonalić swoją metodę, aby była prostsza i osiągała bardziej spójne wyniki niż wcześniejsze próby zbadania terapii komórkami macierzystymi w celu zastąpienia komórek fotoreceptorów.
„Znalezienie tych wyników, które sugerują obiecującą drogę do wykorzystania komórek macierzystych w leczeniu tych form pogorszenia wzroku i ślepoty spowodowanych utratą fotoreceptorów, jest ekscytujące” – powiedział dr Helder Andre, kierownik badań molekularnych i komórkowych z Wydziału Instytutu Karolinska of Clinical Neuroscience i starszy autor badania.
Profesor nadzwyczajny Enrico Petretto, dyrektor Centrum Biologii Obliczeniowej w Duke-NUS i kierownik analizy bioinformatycznej badania, dodał: „Nasza metoda może być również przydatna do zrozumienia szlaków molekularnych i komórkowych, które napędzają postęp zwyrodnienia plamki żółtej, być może prowadząc do rozwój innych podejść terapeutycznych”.
Kolejnym wyzwaniem dla naukowców jest zbadanie skuteczności ich metody w modelach degeneracji fotoreceptorów, które lepiej pasują do kondycji człowieka.
„Jeśli uzyskamy obiecujące wyniki w naszych przyszłych badaniach, mamy nadzieję przejść do badań klinicznych na pacjentach” – powiedział profesor Karl Tryggvason z programu chorób sercowo-naczyniowych i metabolicznych Duke-NUS oraz autor korespondujący z badaniem. „Byłby to ważny krok w kierunku możliwości odwrócenia uszkodzeń siatkówki i przywrócenia wzroku”.
Protokół leżący u podstaw procedury opracowany przez profesora Taya został od tego czasu licencjonowany szwedzkiemu start-upowi biotechnologicznemu Alder Therapeutics.