Обзор девятого ежегодного саммита Retinal Cell & Gene Therapy Innovation Summit 2024. Сессия 4.
СЕССИЯ 4: ДОКЛИНИЧЕСКАЯ КЛЕТОЧНАЯ ТЕРАПИЯ
Моделирование нейрогенеза из клеток Мюллера для восстановления дегенерированной сетчатки
Доктор Том Рех (Dr. Tom Reh), University of Washington
Исследователи, интересующиеся регенерацией органов у человека (включая регенерацию тканей глаза), наблюдали саморегенерацию в царстве животных. Земноводные, такие как тритоны и саламандры, могут после повреждения регенерировать различные ткани глаза, включая ткани сетчатки. После вылупления цыплята и рыбки данио также регенерируют нейроны сетчатки, что связано с наличием глиальных клеток Мюллера (иногда называемых клетками Мюллера). Однако исследование мышиных моделей показывает, что мыши после повреждения сетчатки не регенерируют естественным образом нейроны, полученные из клеток Мюллера, поэтому исследователи хотят знать, можно ли вызвать такую регенерацию для лечения дегенеративных заболеваний сетчатки.
Клетки-предшественники во время естественного развития созревают как в клетки Мюллера, так и в нейроны ткани сетчатки. В некоторых моделях, описанных выше (например, у амфибий, птиц и рыб), глиальные клетки и клетки-предшественники существуют в рамках петли обратной связи, так что глиальные клетки влияют на клетки-предшественники, которые, в свою очередь, создают новые глиальные клетки, некоторые из которых продолжают генерировать новые нейроны.
Исследователи предположили, что если бы факторы транскрипции, присутствующие в нормально развивающейся ткани сетчатки млекопитающих, экспрессировались в клетках Мюллера, то такая экспрессия могла бы вызвать реверсию клеток Мюллера в клетки-предшественники, что может привести к регенерации нейронов. Два основополагающих исследования помогли разработать эту стратегию: Яманака (Yamanaka) обнаружил, что добавление транскрипционных факторов к большинству соматических клеток превращает такие клетки обратно в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК), а Томпсон (Thompson) показал, что некоторые ткани амфибий и рыб превращаются обратно только в клетки-предшественники, а не регенерируют. полностью, превращаясь в иПСК во время цикла регенеративной обратной связи.
После оценки многочисленных факторов транскрипции, обнаруженных в здоровых клетках сетчатки, было установлено, что Ascl1 является фактором транскрипции, который лучше всего индуцирует перепрограммирование глиальных клеток Мюллера в клетки-предшественники. Используя модель мыши, генная инженерия направила экспрессию Ascl1 в глиальные клетки Мюллера с целью оценки результатов через 2–5 недель. Визуализация in vivo показала, что регенерация нейронов действительно произошла, а функциональные оценки показали, что регенерированные биполярные клетки реагируют на свет. Дальнейшие исследования этой стратегии показали, что доставка с помощью адено-ассоциированного вирусного вектора может быть жизнеспособным путем введения и что аналогичные результаты наблюдаются также у приматов.
Большинство клеток, происходящих из глии Мюллера, в этой модели были биполярными клетками, с некоторым образованием амакриновых клеток. Исследователи также обнаружили, что добавление других факторов транскрипции в дополнение к Ascl1 способствует образованию клеток, подобных ганглиозным клеткам сетчатки (что может найти применение при различных заболеваниях), и выдвинули теорию, что новые клетки, образующиеся в результате экспрессии Ascl1 в глии Мюллера, могут созревать и выжить в мышиной модели до 1 года.
Остаются вопросы о жизнеспособности этой стратегии у людей. Хотя в ткани сетчатки человека ex vivo после повышенной экспрессии Ascl1 наблюдались признаки фоторецептороподобных клеток, происходящих из клеток Мюллера, еще неизвестно, будут ли эти клетки достаточно многочисленными, чтобы вызвать значимые изменения в функциональном зрении пациентов. Исследования на приматах продолжаются при финансовой поддержке Фонда борьбы со слепотой, и в ближайшее время появятся новые данные.
Оптогенетическая инженерия фоторецепторов, полученных из стволовых клеток, для улучшения восстановления зрения
Доктор Оливер Гуро (Dr. Oliver Goureau), Institut de la Vision, Sorbonne Université, INSERM
Трансплантация фоторецепторов в ткани глаза сталкивается с рядом проблем, которые препятствуют созреванию фоторецепторов. Трансплантированные фоторецепторы часто с трудом соединяются с оставшимся внутренним ядерным слоем (что приводит к разрывам синаптических связей), и иногда им трудно вырастить внешний сегмент фоторецептора (который необходим для функциональной фототрансдукции). Кроме того, трансплантированная ткань может быть неспособна физически контактировать с пигментным эпителием сетчатки и клетками Мюллера, тем самым препятствуя восстановлению хромофора.
Исследователи изучают возможность обойти эти проблемы путем придания такой ткани чувствительности к искусственному свету и трансплантации этой ткани в сетчатку. Если такой подход окажется эффективным, он станет окончательным решением проблем, изложенных выше.
Важно понять роль опсинов при обходе проблемы созревания фоторецепторов. Опсины - это светочувствительные белки, связанные с тканью сетчатки и действующие как ионные “насосы”. В случае этого конкретного исследования используются микробные опсины. Микробные опсины часто происходят из водорослей и активируются светом определенной длины волны.
Нормальный каскад фототрансдукции - очень сложный светочувствительный процесс - приводит к гиперполяризации фоторецепторов. Альтернативный подход с использованием микробных опсинов приводит к гиперполяризации клеток независимо от того, связываются ли эти клетки с окружающей тканью. Этот альтернативный процесс менее светочувствителен, чем обычный каскад фототрансдукции, и начинается, когда оранжевый свет (длина волны 590 нм) активирует опсин, известный как Jaws.
Чтобы реализовать эту концепцию, исследователи использовали адено-ассоциированные вирусные векторы в человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клетках (иПСК) для выращивания колбочек, экспрессирующих Jaws, в органоидах сетчатки. Эти колбочки трансплантировали мышам с отключенным геном RHO, от которых спустя 1 месяц после трансплантации получили ткань. Реакции на свет наблюдались в фоторецепторах, биполярных клетках и ганглиозных клетках.
Были реализованы улучшения этой стратегии. Вместо адено-ассоциированных вирусных векторов, нацеленных на органоиды сетчатки, использовалась технология CRISPR, нацеленная на иПСК до того, как они разовьются для формирования органоидов сетчатки. Кроме того, перед трансплантацией в мышиную модель был проведен тщательный отбор чистых фоторецепторов, экспрессирующих Jaws (как палочек, так и колбочек), что позволило имплантировать более мощную дозу экспрессирующих Jaws клеток.
Опсины могут стать следующим важным инструментом в арсенале исследователей, ищущих методы лечения слепоты. Чем больше исследователи понимают роль опсинов в клеточной терапии, тем ближе они могут подойти к пониманию того, как лучше всего применять эту новую технологию.
Генно-независимое лечение стволовыми клетками средней стадии пигментного ретинита
Доктор Дипти Сингх (Dr. Deepti Singh), InGel Therapeutics
Первый (и единственный) препарат, воретиген непарвовек-rzyl, предназначенный для лечения врожденного амавроза Лебера и пигментного ретинита, стал важной вехой в борьбе с генетическими заболеваниями сетчатки. Однако этот препарат эффективен менее чем у 1% пациентов с этими заболеваниями, а потребность в лечении остальных пациентов остается высокой. Генно-агностическая терапия стволовыми клетками, которая лечит пигментный ретинит, может стать прорывом для значительной части пациентов, поскольку она позволит лечить людей с общим фенотипом независимо от конкретного генотипа.
IGT001 от компании InGel Therapeutics, возможно, станет такой терапией. В IGT001 клетки-предшественники палочек эмбрионального происхождения, очищенные с помощью микрофлюидной системы, включены в специально разработанный гидрогель, который структурно и химически имитирует стекловидное тело человека. Этот гидрогель защищает клетки-предшественники палочек от разрушения (например, при перемещении через иглу шприца), не вызывает иммунного ответа и позволяет терапии существовать в контролируемом микроокружении. Компания InGel ориентирована на интравитреальный способ доставки.
На ранних стадиях пигментного ретинита палочки медленно погибают, что приводит к снижению зрения и усилению окислительного стресса. На средней стадии пигментного ретинита ткань сетчатки теряет внешние сегменты колбочек из-за потери палочек. Без внешних сегментов фототрансдукция невозможна, колбочки переходят в состояние покоя и в конечном итоге погибают.
Целью IGT001 является вмешательство на средней стадии пигментного ретинита, когда внешние сегменты колбочек ещё жизнеспособны. IGT001 работает в два этапа. На первом этапе гидрогель вводится интравитреально и затем прикрепляется к внутренней пограничной мембране. Гидрогель полностью разлагается в течение 6-8 недель, и палочковидные клетки в гидрогеле удаляются. Белки, полученные из палочек, секретируемые в окружающую ткань сетчатки, смягчают дисфункциональную передачу сигналов клетками, ответственную за дегенерацию колбочек внешнего сегмента, улучшая фототрансдукцию, функцию колбочек, синаптические связи и способствуя защите от окислительного стресса.
IGT001 оценивался на нескольких моделях животных (крысы, мыши и новозеландские белые кролики). Эти модели имеют различные генотипы пигментного ретинита, что является важной основой для исследования, оценивающего генно-независимый подход. В одном из этих исследований на мышах (модель rd10 RP) было обнаружено, что IGT001 значительно улучшает функциональное зрение в течение 9 недель после инъекции.
Компания InGel считает, что ее технология может стать реальным средством лечения пациентов с другими дегенеративными заболеваниями сетчатки, такими как сухая ВМД. На данный момент в центре внимания компании остается пигментный ретинит. Клинические испытания по оценке безопасности и эффективности IGT001 у пациентов с пигментным ретинитом запланированы на 2026 год, а исследования по использованию IND начнутся во втором квартале 2025 года.
Хотите больше новостей? Подпишитесь на наши новости в Телеграм и Вконтакте.