Miért nem éri el a fotoreceptor sejtek túlélése a 100%-ot: Kulcsfontosságú mechanizmusok tisztázása

A Pennsylvaniai Egyetem tudósai Raghavi Sudharsan vezetésével felfedezték, hogy az indukált pluripotens őssejtekből átültetett fotoszenzoros progenitor sejtek (PRPC-k) körülbelül 70%-a miért pusztul el a retinába történő átültetést követő első néhány napon belül. A Stem Cell Research & Therapy című folyóiratban megjelent munkájuk a donorsejtek metabolikus stresszét jelöli meg a korai sejtveszteség fő okaként.

Előfeltételek

A PRPC-k transzplantációja ígéretes megközelítésnek számít a retina progresszív degeneratív betegségeinek (retinitis pigmentosa, makuladegeneráció) kezelésében. A donorsejtek alacsony túlélési aránya azonban korlátozza a terápia hatékonyságát. Eddig a fő hangsúly az immunválasz elnyomásán volt, de még kiterjedt immunszuppresszió mellett is katasztrofálisak maradtak a veszteségek.

Tervezés és módszerek

1. Modellek:

   • Egészséges kutyák és retinitis pigmentosa modell kutyák fluoreszcensen jelölt PRPC-k szubretinális injekcióját kapták.

2. Túlélési becslés:

   • Fluoreszcein angiográfia és optikai koherencia tomográfia (OCT) segítségével rögzítették a transzplantált sejtek térfogatát az első, a 3. és a 7. napon.

3. Egysejtű transzkriptomika (scRNS-szekvenálás):

   • A PRPC-ket a retina helyeiről a 3. napon izolálták, és elemezték az anyagcserével és az apoptózissal kapcsolatos gének expresszióját.

4. Immunhisztokémia:

   • A transzplantációs területen oxidatív stressz markereket (4-HNE), mitokondriális státuszt (Tom20) és mikroglia aktivációt (Iba1) mértek.

Főbb eredmények

• Tömeges sejtveszteség: a PRPC-k körülbelül 70%-a eltűnt a 7. napra mind az egészséges, mind a degenerálódó retinákban az immunszuppresszió ellenére.
• Metabolikus stressz: az scRNS-szekvenálás az oxidatív foszforilációs gének (CYCS, COX4I1) expressziójának drámai csökkenését és az apoptotikus markerek (BAX, CASP3) transzkripciójának növekedését mutatta ki.
• Mitokondriális diszfunkció: Az immunhisztokémia a transzplantált PRPC-kben a Tom20 jelölődésének fragmentációját és elvesztését mutatta ki, az emelkedett 4-HNE-szint pedig oxidatív károsodásra utalt.
• A mikroglia szerepe: A transzplantációs területen az Iba1⁺ mikroglia sejtek aktivitása megnőtt a PRPC-k pusztulására válaszul, ami súlyosbíthatja a helyi gyulladást és hozzájárulhat a további veszteségekhez.

A sejtterápiákra vonatkozó következmények

Ezek az eredmények megváltoztatják a paradigmát: a PRPC-k beágyazódásának fokozásához nemcsak az immunválasz elnyomása, hanem a donorsejtek energia-anyagcseréjének támogatása is szükséges. Lehetséges beavatkozások:

• A PRPC-k előzetes „metabolikus előképzése” normál tenyésztési körülmények között, a szubstressz terhelés szélén, mitokondriális ellenálló képességük fokozása érdekében.
• Mitokondriális stabilizátorok (koenzim Q₁₀, karnitin) koktéljai a transzplantáció alatt és közvetlenül utána.
• A lokális retina mikrokörnyezet modulálása: antioxidánsok vagy mitokondriális védőanyagok juttatása a transzplantációs területre.

Gyakorlati következtetések és kilátások

• Metabolikus prekondicionálás: a PRPC-k enyhe metabolikus stressz körülmények között történő kondicionálása a transzplantáció előtt a reziliencia fokozása érdekében.
• Állványzat-szállítás: biológiailag lebomló mátrixok használata, amelyek biztosítják a donorsejtek fokozatos átmenetét a gazdag táptalajból a retina környezetébe.
• Táplálkozási támogatás: antioxidánsok vagy mitokondriális légzési szubsztrátok juttatása PRPC-kkel együtt.

„Régóta csak az immungáttal küzdünk, de most már világos, hogy a metabolikus sokk problémájának megoldása nélkül a transzplantációk korai halálra vannak ítélve” – vonja le a következtetést Raghavi Sudharsan.

A Nemzeti Szemészeti Intézet által támogatott munka utat nyit a degeneratív retinabetegségben szenvedő betegek látásának helyreállítására alkalmasabb sejtterápiák előtt.