Odbudowa populacji komórek zwojowych siatkówki w celu przywrócenia wzroku w neuropatii nerwu wzrokowego: mapa drogowa konsorcjum RReSTORe

Najważniejsze punkty i wyniki:

W zaniku nerwu wzrokowego obumarłe komórki to komórki zwojowe siatkówki (RGC), czyli komórki nerwowe, których długie włókna tworzą nerw wzrokowy. Przywrócenie utraconego wzroku oznaczałoby zastąpienie tych komórek i wyhodowanie przez nowe komórki włókna aż do mózgu. Ta czterdziestosześciostronicowa praca jest stanowiskiem konsensusowym konsorcjum RReSTORe, czyli ponad 200 badaczy z całego świata zajmujących się tym problemem. Praca nie opisuje żadnego badania ani pacjentów. Jest przeglądem i mapą drogową badań, opartymi niemal w całości na pracach laboratoryjnych i na zwierzętach.

Praca przedstawia ocenę badaczy najbardziej zaangażowanych w regenerację nerwu wzrokowego. Uważają oni, że jest to możliwe do osiągnięcia („may be feasible”). Stwierdzają też, że dziedzina ta nie opracowała jeszcze ostatecznego leku („yet to develop a definitive cure”) na utratę wzroku w neuropatii nerwu wzrokowego „ani nawet leczenia neuroprotekcyjnego, które istotnie spowalnia postęp choroby”, że obecnie u zwierząt przeżywa mniej niż 1% przeszczepionych komórek zwojowych i że nikt jeszcze nie wykazał, by przeszczepione komórki ponownie łączyły oko z mózgiem. Mapa drogowa dotyczy komórek zwojowych wytworzonych z pluripotencjalnych komórek macierzystych lub przekształconych z własnych komórek podporowych siatkówki. Nie obejmuje mezenchymalnych komórek macierzystych.

Cel:

Wskazanie najpilniejszych nierozstrzygniętych pytań, które dzielą dzisiejsze wyniki laboratoryjne od leczenia zastępującego komórki zwojowe siatkówki w jaskrze i innych neuropatiach nerwu wzrokowego, oraz zaproponowanie eksperymentów, które na nie odpowiedzą.

Metody:

Od stycznia do kwietnia 2022 r. członkowie konsorcjum uczestniczyli w wirtualnym procesie budowania konsensusu, a następnie 29 kwietnia 2022 r. spotkali się na całodniowych warsztatach w Denver w stanie Kolorado, w pięciu równoległych grupach dyskusyjnych: rozwój i różnicowanie RGC; metody i modele przeszczepiania; przeżycie, dojrzewanie i interakcje RGC z gospodarzem; połączenia wewnętrznej siatkówki; łączność oko-mózg. Praca podsumowuje każdą z nich, a kończy się tabelą celów badawczych. Praca odzwierciedla konsensus ekspertów. Nie ma protokołu wyszukiwania ani oceny jakości dowodów, dlatego nie jest przeglądem systematycznym.

Wyniki:

1. Wytwarzanie komórek: Komórki podobne do RGC można obecnie wytwarzać na dużą skalę z embrionalnych lub indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych, co autorzy uznają za kluczowe osiągnięcie ostatniej dekady. Wiele problemów pozostaje otwartych. Komórki wytworzone w laboratorium są niedojrzałe, RGC w organoidach siatkówki z czasem obumierają, a ponad 86% ludzkich RGC to typ „karłowaty” (midget), potrzebny do ostrego widzenia, dla którego nie istnieje protokół wytwarzania. Nikt nie wie, które z około 18 podtypów ludzkich RGC trzeba zastąpić, by uzyskać użyteczny wzrok. Druga droga, czyli przekształcanie własnych komórek glejowych Müllera siatkówki w neurony, dała komórki podobne do RGC u uszkodzonych dorosłych myszy, ale nie wykazano wzrostu włókien do nerwu wzrokowego.

2. Wprowadzenie ich do oka: Konsorcjum podaje następujące liczby i przeszkody.

• Przeżycie przeszczepionych pierwotnych RGC wynosi około 1%. W przypadku komórek ludzkich umieszczonych w oczach naczelnych jest to zwykle poniżej 1%.
• Wstrzykiwanie większej liczby komórek nie poprawia przeżycia. W jednym badaniu na szczurach więcej komórek dawcy przeżyło po wstrzyknięciu 40 000 niż po 60 000. Sugerowane przyczyny to zlepianie się komórek, naprężenia ścinające w igle, konkurencja o składniki odżywcze i silniejsza reakcja immunologiczna.
• Większość badań obserwuje zwierzęta do 3 miesięcy.
• Błona graniczna wewnętrzna, cienka warstwa wyściełająca siatkówkę, fizycznie blokuje wstrzyknięte komórki. Enzymy, które ją rozpuszczają, pomagają u gryzoni, ale mogą wywołać zapalenie siatkówki, a bardziej możliwe do przeniesienia na ludzi jest chirurgiczne zdjęcie błony.
• Wstrzykiwanie luźnych komórek do ciała szklistego sprawdziło się tylko u gryzoni, których oczy mają dużą soczewkę i wąską jamę ciała szklistego. W większych oczach komórki prawdopodobnie utkną daleko od siatkówki i zlepią się, więc po witrektomii prawdopodobnie potrzebne będzie rusztowanie umieszczone na powierzchni siatkówki.
• Typowe laboratoryjne gryzonie mają od 2 do 6 miesięcy, co odpowiada człowiekowi w wieku od 20 do 30 lat, podczas gdy większość pacjentów to osoby starsze z zaawansowaną chorobą, bliznowaceniem i przewlekłym stanem zapalnym.
• „It is not possible to put a needle into the eye without causing some inflammation” (nie da się wprowadzić igły do oka bez wywołania pewnego stanu zapalnego), dlatego prawdopodobnie potrzebny będzie schemat przeciwzapalny. Komórki dawcy grozi odrzucenie, chyba że są własnymi komórkami pacjenta, a muszą mieć ograniczoną zdolność do namnażania się, aby uniknąć nowotworów.

3. Utrzymanie ich przy życiu: Ciało szkliste jest ubogie w tlen, a RGC silnie zależą od energii mitochondrialnej. Badane pomysły obejmują nikotynamid (witaminę B3) i pirogronian, które same w sobie dały krótkotrwałą poprawę funkcji wzrokowych u pacjentów z jaskrą. Inne to kondycjonowanie niedotlenieniem, blokowanie szlaków śmierci komórkowej (siRNA wobec kaspazy-2 jest już w badaniach klinicznych w neuropatiach nerwu wzrokowego) oraz maskowanie sygnału „zjedz mnie” („eat-me”), który sprawia, że mikroglej pochłania komórki dawcy. Jedna uboczna obserwacja była taka, że tydzień po przeszczepieniu RGC pochodzących z komórek macierzystych przeżywało więcej własnych RGC gospodarza po zmiażdżeniu nerwu wzrokowego, być może dzięki przeniesionym pęcherzykom zewnątrzkomórkowym.

4. Włączenie do sieci w siatkówce: Nowe RGC muszą łączyć się z komórkami dwubiegunowymi i amakrynowymi. Te komórki partnerskie są stosunkowo oszczędzone w neuropatii nerwu wzrokowego, więc obwód, do którego należy się podłączyć, powinien nadal istnieć. W praktyce niewiele komórek dawcy dociera do warstwy komórek zwojowych, a jeszcze mniej tworzy obwody.

5. Dotarcie do mózgu: W ciągu ostatnich 15 lat manipulowanie szlakami takimi jak PTEN/mTOR i SOCS3 sprawiło, że uszkodzone RGC u gryzoni odrastały włóknami na duże odległości. Autorzy mają nadzieję, że to samo uda się osiągnąć w komórkach przeszczepionych. Pozostaje kilka przeszkód. Blaszka sitowa, kolagenowe sito w głowie nerwu, nie występuje u gryzoni, a jej wpływ na odrastanie jest praktycznie niezbadany. Pozostałe to kierowanie włókien w skrzyżowaniu wzrokowym, odbudowa uporządkowanej mapy w mózgu, odrośnięte włókna pozbawione mieliny oraz mózgowe ośrodki przekaźnikowe drogi wzrokowej, które kurczą się i tracą komórki w ciągu 90 dni od utraty sygnału wejściowego.

Wnioski:

Konsorcjum pisze, że jego dyskusje „yielded more questions than answers” (przyniosły więcej pytań niż odpowiedzi). Wzywa do badań na dużych zwierzętach (świnie, koty, tupaje, naczelne), na modelach z wiekiem i zaawansowaną chorobą oraz do obrazowania, które pozwoli śledzić pojedyncze komórki w żywych oczach.

Autorzy spodziewają się, że dla ustalenia bezpieczeństwa pierwszymi pacjentami w jakimkolwiek badaniu będą osoby z zaawansowaną chorobą oraz ciężką lub całkowitą utratą wzroku. Największą szansę na korzyść widzą u osób z niedawną, ostrą utratą wzroku i jako wczesnych kandydatów sugerują glejaka drogi wzrokowej w nerwiakowłókniakowatości typu 1 lub ostrą niedokrwienną neuropatię nerwu wzrokowego. Proponują skromne pierwsze cele. Przywrócenie choćby podstawowego poczucia światła przez jeden typ RGC (komórki wewnętrznie światłoczułe) mogłoby uregulować zaburzony rytm snu i czuwania, częsty u osób całkowicie niewidomych.

Informacje uzupełniające:

Dla osób z zanikiem nerwu wzrokowego nie istnieje dziś nigdzie dostępna terapia, która zastępuje utracone komórki zwojowe siatkówki lub odtwarza ludzki nerw wzrokowy. Mapa drogowa, napisana w 2023 r., mówi o pierwszym w historii przeszczepieniu RGC u człowieka wyłącznie jako o czymś, co dopiero nastąpi, i nie wspomina o mezenchymalnych komórkach macierzystych. Realistycznym celem każdego obecnego leczenia opartego na komórkach, w tym MSC, jest wspieranie ocalałych, słabo funkcjonujących komórek za pomocą wydzielanych czynników. Ten efekt nie został potwierdzony w kontrolowanych badaniach w neuropatii nerwu wzrokowego.

Czas powraca w całej pracy. W mysim modelu zmiażdżenia prawie 90% RGC obumiera w ciągu trzech tygodni, a cele w mózgu zaczynają wkrótce zanikać. Zdaniem konsorcjum każde podejście regeneracyjne ma największe szanse powodzenia na wczesnym etapie, a długotrwały zanik, czyli sytuacja, w której znajduje się większość pacjentów szukających leczenia, będzie przypadkiem najtrudniejszym.