تظهر هنا تقنية جراحية لزرع أنسجة شبكية مشتقة من الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات (hPSC) في الفضاء تحت الشبكية لنموذج حيواني كبير.
تتسبب الحالات التنكسية للشبكية (RD) المرتبطة بفقدان مستقبلات الضوء مثل التنكس البقعي المرتبط بالعمر (AMD) والتهاب الشبكية الصباغي (RP) وداء ليبر الخلقي (LCA) في فقدان البصر التدريجي والمنهك. هناك حاجة غير ملباة للعلاجات التي يمكن أن تعيد الرؤية بمجرد فقدان المستقبلات الضوئية. إن زرع أنسجة الشبكية المشتقة من الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات (hPSC) (المواد العضوية) في الفضاء تحت الشبكية للعين باستخدام RD المتقدم يجلب صفائح أنسجة الشبكية مع الآلاف من المستقبلات الضوئية الصحية الخالية من الطفرات ولديه القدرة على علاج معظم / جميع الأمراض المسببة للعمى المرتبطة بتنكس المستقبلات الضوئية ببروتوكول واحد معتمد. تم تطوير زرع أنسجة شبكية الجنين في الفضاء تحت الشبكية للنماذج الحيوانية والأشخاص الذين يعانون من RD المتقدم بنجاح ولكن لا يمكن استخدامه كعلاج روتيني بسبب المخاوف الأخلاقية ومحدودية إمدادات الأنسجة. تعتبر النماذج الحيوانية لتنكس الشبكية الموروث للعين الكبيرة (IRD) ذات قيمة لتطوير علاجات استعادة الرؤية باستخدام الأساليب الجراحية المتقدمة لزرع خلايا / أنسجة الشبكية في الفضاء تحت الشبكية. إن أوجه التشابه في حجم الكرة الأرضية ، وتوزيع المستقبلات الضوئية (على سبيل المثال ، وجود منطقة مركزية تشبه البقعة) وتوافر نماذج IRD التي تلخص عن كثب IRD البشري من شأنه أن يسهل الترجمة السريعة للعلاج الواعد إلى العيادة. تظهر هنا تقنية جراحية لزرع أنسجة شبكية مشتقة من hPSC في الفضاء تحت الشبكية لنموذج حيواني كبير يسمح بتقييم هذا النهج الواعد في النماذج الحيوانية.
يتأثر ملايين الأشخاص حول العالم بتنكس الشبكية (RD) مع ضعف البصر الناتج أو العمى المرتبط بفقدان المستقبلات الضوئية المستشعرة للضوء (PRs). التنكس البقعي المرتبط بالعمر (AMD) هو سبب رئيسي للعمى الناتج عن مجموعة من عوامل الخطر الوراثية والعوامل البيئية / نمط الحياة. بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على أكثر من 200 جين وموضع تسبب RD الموروث (IRD) 1. التهاب الشبكية الصباغي (RP) ، وهو IRD الأكثر شيوعا ، غير متجانس وراثيا مع أكثر من 3000 طفرة جينية في حوالي 70 جينا تم الإبلاغ عنها2،3،4. Leber Congenital Amaurosis (LCA) ، الذي يسبب العمى في مرحلة الطفولة هو أيضا غير متجانس وراثيا 5,6. تم تطوير علاج زيادة الجينات وهو في التجارب السريرية لعلاج عدد صغير من IRDs 3,7. ومع ذلك ، يجب تطوير علاج منفصل لعلاج كل شكل وراثي مميز من IRD وبالتالي علاج مجموعة فرعية صغيرة فقط من المرضى. علاوة على ذلك ، تعتمد زيادة الجينات على وجود مجموعة من المستقبلات الضوئية القابلة للإنقاذ ، وبالتالي فهي لا تنطبق على التنكس المتقدم.
لذلك ، هناك حاجة سريرية ملحة وغير ملباة بعد لتطوير علاجات تعالج وتعالج RDs المتقدمة والعمى العميق إلى النهائي. على مدى العقدين الماضيين ، تم تطوير الغرسات الاصطناعية العصبية واختبارها في نماذج حيوانية كبيرة ، مثل القط ، قبل الاستخدام البشري8،9،10،11،12،13،14. وبالمثل ، في السنوات ال 20 الماضية ، تم تطوير علاجات استبدال الشبكية باستخدام صفائح من شبكية العين الجنينية أو حتى الناضجة للثدييات المطعمة تحت الشبكية 15،16،17،18،19،20،21،22 وحتى تم اختبارها بنجاح في مرضى RD 23،24،25. يستخدم كلا النهجين فكرة إدخال مستشعرات جديدة (الثنائيات الضوئية السيليكونية الكهروضوئية في حالة الأجهزة العصبية التعويضية26،27 ، والمستقبلات الضوئية الصحية الخالية من الطفرات المنظمة في صفائح ، في حالة زرع صفائح الشبكية) في شبكية العين مع العلاقات العامة المتدهورة. بحثت الدراسات الحديثة في استخدام الأساليب القائمة على الخلايا الجذعية مثل زرع أسلاف الشبكية المشتقة من الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات (hPSC)28،29 ، ومستقبلات hPSCالضوئية 30 ، وعضويات hPSC الشبكية31،32،33. تمكن عضويات الشبكية من تكوين أنسجة الشبكية في طبق واشتقاق صفائح مستقبلات الضوء مع الآلاف من العلاقات العامة الخالية من الطفرات ، والتي تشبه طبقة مستقبلات الضوء في شبكية العين الجنينية البشرية النامية34،35،36،37،38،39،40. يعد زرع أنسجة الشبكية المشتقة من hPSC (المواد العضوية) في الفضاء تحت الشبكية للمرضى الذين يعانون من حالات RD أحد أساليب العلاج بالخلايا البحثية الجديدة والواعدة ، والتي يتبعها عدد من الفرق 31،32،41،42. بالمقارنة مع زرع معلق الخلية (للمستقبلات الضوئية الشابة أو أسلاف الشبكية) ، ثبت أن الأوراق المزروعة من المستقبلات الضوئية الجنينية تؤدي إلى تحسينات في الرؤية في التجارب السريرية23،24.
يصف البروتوكول المقدم هنا ، بالتفصيل ، إجراء زرع لتوصيل الشبكية تحت الشبكية لعضويات الشبكية بأكملها (بدلا من الحافات العضوية33,41) كطريقة أفضل محتملة لإدخال صفائح شبكية سليمة مع العلاقات العامة ، لزيادة بقاء الكسب غير المشروع وتحسين الحفاظ على الورقة. على الرغم من أنه تم تطوير إجراءات إدخال قطعة مسطحة من شبكية العين البشرية وكذلك بقع RPE43،44،45 ، لم يتم التحقيق في زرع الطعوم ثلاثية الأبعاد الأكبر. توفر عضويات الشبكية المشتقة من الخلايا الجذعية مصدرا لا ينضب من صفائح المستقبلات الضوئية لتطوير تقنيات استعادة الرؤية ، وهي خالية من القيود الأخلاقية ، وتعتبر مصدرا ممتازا لأنسجة الشبكية البشرية للعلاجات التي تركز على علاج RD المتقدم والعمى النهائي46. يعد تطوير الأساليب الجراحية للزرع الدقيق تحت الشبكية لعضويات الشبكية مع الحد الأدنى من إصابة مكانة الشبكية المضيفة (الشبكية العصبية ، ظهارة الشبكية الصبغية والشبكية والأوعية الدموية المشيمية) إحدى الخطوات الحاسمة لتطوير هذا العلاج نحو التطبيقات السريرية31،32. أثبتت النماذج الحيوانية الكبيرة مثل القطط والكلاب والخنازير والقرود أنها نماذج جيدة للتحقيق في طرق التسليم الجراحي وكذلك لإثبات سلامة صفائح الأنسجة المزروعة (خلايا ظهارة الشبكية الصبغية (RPE)) والتحقيق في استخدام المواد العضوية41،44،45،47،48،49،50. عين الحيوان الكبيرة لها حجم كرة أرضية مشابه للإنسان بالإضافة إلى تشريح مشابه بما في ذلك وجود منطقة ذات كثافة عالية لمستقبلات الضوء ، بما في ذلك المخاريط (المنطقة المركزية) ، تشبه البقعة البشرية6،51،52.
في هذه المخطوطة ، تم وصف تقنية لزرع أنسجة الشبكية المشتقة من hPSC (المواد العضوية) في الفضاء تحت الشبكية لنماذج الحيوانات الكبيرة القطط (كل من القطط البرية و CrxRdy / + ) ، والتي ، جنبا إلى جنب مع نتائج الفعالية الواعدة32،53 يبني أساسا لمزيد من التطوير لمثل هذا العلاج البحثي نحو التطبيقات السريرية لعلاج حالات RD.
يعد زرع أنسجة الشبكية المشتقة من hPSC (عضويات الشبكية) في الفضاء تحت الشبكية نهجا تجريبيا واعدا لاستعادة الرؤية للأمراض التنكسية الشبكية في المرحلة المتأخرة الناجمة عن موت خلايا العلاقات العامة (العمى العميق أو النهائي). يعتمد النهج المقدم على علاج تجريبي تم تطويره واختباره بنجاح في وقت سا?…
The authors have nothing to disclose.
تم تمويل هذا العمل من قبل منحة NEI Fast-track SBIR R44-EY027654-01A1 ومنحة SBIR 3 R44 EY 027654 – 02 S1 (I.O.N. ، علاجات خلايا النسب ؛ الدكتور بيترسن جونز هو باحث رئيسي مشارك). يود المؤلفون أن يشكروا السيدة جانيس كيروبين (MSU RATTS) على مساعدتها في التخدير والرعاية العامة للحيوانات المدرجة في هذه الدراسة بالإضافة إلى المساعدة في الإعداد الجراحي وإعداد / تعقيم الأدوات. يود المؤلفون أن يشكروا الدكتورة بايج وينكلر على المساعدة في تلقي المواد العضوية ووضعها في وسائل الإعلام في اليوم السابق للزرع وللمساعدة في يوم الزرع. كما يعرب المؤلفون عن امتنانهم للسيد راندي غارشار (LCTX) لشحنه الدؤوب لعضويات شبكية العين ، وتجميع الشاحن ، وتنزيل سجلات درجة الحرارة والإجهاد G بعد كل شحنة. تم تنفيذ هذا العمل بينما كان المؤلف إيغور ناسونكين يعمل لدى Biotime (الآن Lineage).
0.22 µm pore syringe filter with PES membrane | Cameo | NA | can be found by various suppliers |
23G subretinal injector with extendable 41 G cannula | DORC | 1270.EXT | |
250 µL hamilton gas tight luer lock syringe | Hamilton | NA | can be found by various suppliers |
6-0 Silk suture | Ethicon | 707G | |
6-0/7-0 polyglactin suture | Ethicon | J570G | |
Acepromazine maleate 500mg/5mL (Aceproject) | Henry Schein Animal Health | NA | can be found by various suppliers |
Buprenorphine 0.3 mg/mL | Par Pharmaceutical | NA | can be found by various suppliers |
cSLO + SD-OCT | Heidelberg Engineering | Spectralis HRA+ OCT | |
Cyclosporine | Novartis | NA | can be found by various suppliers |
Dexamethasone 2mg/mL (Azium) | Vetone | NA | can be found by various suppliers |
Doxycyline 25mg/5mL | Cipla | NA | can be found by various suppliers |
Fatal Plus solution (pentobarnital solution) | Vortech | NA | can be found by various suppliers |
Gentamicin 20mg/2mL | Hospira | NA | can be found by various suppliers |
Glass capillary (Thin-Wall Single-Barrel Standard Borosilicate (Schott Duran) Glass Tubing | World Precision Instruments | TW150-4 | |
Methylprednisolone actetate 40 mg/mL | Pfizer | NA | can be found by various suppliers |
Microscope | Zeiss | NA | |
OCT medium (Tissue-Tek O.C.T. Compound) | Sakura | 4583 | |
Olympic Vac-Pac Size 23 | Natus | NA | can be found by various suppliers |
Paraformaldehyde 16% solution | EMS | 15719 | |
Phenylephrine Hydrochloride 10% Ophthalmic Solution | Akorn | NA | can be found by various suppliers |
Prednisolone 15mg/5mL | Akorn | NA | can be found by various suppliers |
Propofol 5000mg/50mL (10 mg/mL) (PropoFlo28) | Zoetis | NA | can be found by various suppliers |
RetCam II video fundus camera | Clarity Medical Systems | NA | can be found by various suppliers |
Triamcinolone 400mg/10 mL (Kenalog-40) | Bristol -Myers Squibb Company | NA | can be found by various suppliers |
Tropicamide 1% ophthalmic solution | Akorn | NA | can be found by various suppliers |
Vitrectomy 23G port | Alcon | Accurus systems | |
Vitrectomy machine | Alcon | Accurus systems | |
Vitreo-retinal vertical 80° scissors with squeeze handle | Frimen | FT170206T |