Клетки эндотелия роговицы, полученные из стволовых клеток, заменят пересадку кадаверных тканей

Группа ученых из США показала, что клетки эндотелия роговицы (corneal endothelial cells, CEC), полученные из эмбриональных плюрипотентных стволовых клеток человека (ЭПСК), можно использовать вместо пересадки кадаверных трансплантатов при лечении повреждений роговицы. В экспериментах на животных прозрачность роговицы восстанавливалась и, что немаловажно, сохранялась.

Задний эпителий, или эндотелий, роговицы представляет собой монослой гексагональных клеток, соприкасающихся с содержимым передней камеры глаза. Любые повреждения эндотелия неизбежно приводят к помутнению роговицы и слепоте. Для восстановления роговицы в настоящее время используют пересадку тканей от трупа, однако во многих странах есть проблема нехватки доноров. В качестве альтернативы ученые рассматривают инъекции CEC. Последние можно получить из ЭПСК.

Первым этапом нового исследования стал запуск дифференцировки человеческих ЭПСК в CEC. Успех дифференцировки подтвердили с помощью микроскопии и иммуноцитохимии: клетки имели шестигранную форму и экспрессировали характерный белок ZO-1. Затем с помощью количественной ОТ-ПЦР и РНК-секвенирования ученые показали, что криоконсервация не нарушает экспрессию ключевых маркеров эпителия роговицы. Транскриптом клеток, которые хранились в жидком азоте в течение 40 дней, на 96% совпадает с таковым для клеток, хранящихся при −80°С.

Эффективность полученных CEC ученые проверили на кроликах и обезьянах. Пяти кроликам и пяти обезьянам механически повредили эндотелий роговицы правого глаза, оставив левый глаз нетронутым в качестве контроля. Трем кроликам и трем обезьянам CEC ввели сразу же после повреждения роговицы, остальным животным — через несколько дней. Во всех десяти случаях после травмы роговица теряла прозрачность, а глаз увеличивался в 2–3 раза. Однако уже спустя 1–3 недели после инъекции CEC восстанавливались нормальные параметры роговицы, которыми обладал и здоровый глаз животного: отек спадал, толщина роговицы уменьшалась, а плотность CEC составляла 70–80% по сравнению с контролем.

Окраска гематоксилин-эозином подтвердила целостность слоя клеток, а иммуногистохимия — наличие в клетках белков, характерных для эндотелия. Кроме того, ядрышки клеток были специфичными для человека, а значит, эндотелий образовался именно из введенных CEC, а не из клеток самого животного.

Чтобы проверить длительность терапевтического эффекта, животных наблюдали в течение 9–18 месяцев. На протяжении всего периода наблюдения роговица оставалась прозрачной.

Существуют опасения, что плюрипотентные стволовые клетки и их производные могут способствовать образованию тератом. Чтобы проверить этот пункт, ученые провели некропсию подопытных животных и не выявили признаков тератом ни в одном из исследуемых органов, в том числе в мозге, в сердце и в легких.

Полученные результаты позволяют рассматривать криоконсервированные CEC, полученные из человеческих ЭПСК, как вариант лечения поврежденного эндотелия роговицы и альтернативу пересадки роговицы от донора. Ученые планируют дальнейшие исследования безопасности метода.