Изкуствени ретинални клетки могат да възстановят увредена ретина

Биомедицински инженери от американския университет Duke използват индуцирани плурипотентни стволови клетки (iPSCs), за да създадат специализирани кръвоносни съдове с ключово значение за здравето на ретината. Когато бъдат инжектирани в миши модели с увредена ретина, ретиналните ендотелни клетки навлизат в засегнатата тъкан, регенерират намиращите се там кръвоносни съдове и възстановяват ретиналната функция.

Учените също така доказват, че iPSC клетките могат да образуват функционална ретинална съдова тъкан в лабораторни условия, което би помогнало при разработването на иновативни терапии за различни очни заболявания.

Резултатите са публикувани в списание Nature Biomedical Engineering.

"Ретиналните съдови заболявания засяга милиони хора по света, но въпреки това знаем малко за тях, което пречи да откриваме и ефективни лечения. С помощта на човешки стволови клетки ние успяхме да създадем клетки като тези в ретиналните кръвоносни съдове“, пояснява проф. Пол Грос от университета Duke.

Защитна бариера на ретината

Невроните от ретината – задната част на окото, която улавя светлината – достигат до мозъка, превръщайки очите в част от централната нервна система.

Освен това, също като мозъка, ретината притежава кръвна бариера, която контролира ефективно какво прониква или излиза от нея, например кислород, нутриенти, вода и други. Тази бариера пази ретината, но и затруднява нейното лечение. Тя е изградена от тъкан, състояща се от ретинални ендотелни клетки, които образуват вътрешния слой кръвоносни съдове, както и от други специализирани клетки, наречени перицити и астроцити. Тесните функции на въпросните клетки и фактът, че те не се срещат в други части на тялото, още повече затрудняват заздравяването и лечението на ретината.

„Когато тези специализирани кръвоносни съдове започнат да се увреждат, човек може да загуби зрението си. Има източници, от които могат да се вземат ретинални ендотелни клетки, но би било много по-ефективно, ако можем да ги създаваме от нулата и то постоянно“, споделя д-р Паркър Есвайн, съавтор на проучването.

Превръщане на стволови клетки в ретинални

Ретиналните ендотелни клетки се извличат и култивират от пациенти, което означава, че са скъпи и в ограничено количество. За да се разшири достъпът и да се намали цената им, екипът на Есвайн решава да опита да получи такива клетки от iPSC клетки. Индуцираните плурипотентни клетки представляват зрели клетки, препрограмирани да се превърнат в своята първоначална версия, а оттам и в различни видове други клетки.

Изследователите прилагат стандартна процедура, за да ги превърнат в обикновени ендотелни клетки, които образуват вътрешния слой на повечето кръвоносни съдове в човешкото тяло. След това те използват набор от точно определени растежни фактори с цел да ги превърнат в специализираните клетки, които се срещат в ретината. Веднъж получени, учените започват да ги изследват и тестват.

От животинските модели до клиничната практика

По време на експериментите си изследователите успяват да накарат клетките да образуват същите мрежи и структури както в човешкото тяло. Те доставят до новополучената тъкан малки количества кислород и големи количества глюкоза, което обикновено води до диабетна ретинопатия – водеща причина за загуба на зрение при хората в трудоспособна възраст. Екипът забелязва, че ниските нива кислород и високите нива глюкоза сериозно увреждат защитната бариера на ретината.

В последната фаза от своето изследване учените тестват лабораторно отгледаните клетки върху миши модели със слаби, неструктурирани ретинални кръвоносни съдове. Когато бъдат инжектирани преди животните да са загубили дори част от зрението си, тези клетки успешно се интегрират в съществуващата тъкан и допринасят за развитието на здрави кръвоносни съдове със солидни бариери.

„Тестовете ни показват, че лабораторно култивираните клетки могат да се използват при разработване на превантивни методи за лечение, тъй като се получават по-лесно и са по-евтини“, подчертава Есвайн.