מוצגת כאן טכניקה כירורגית להשתלת רקמת רשתית שמקורה בתאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים (hPSC) בחלל התת-רשתית של מודל בעל חיים גדול.
מצבים ניווניים ברשתית (RD) הקשורים לאובדן קולטני אור כגון ניוון מקולרי תלוי גיל (AMD), רטיניטיס פיגמנטוזה (RP) ואמאורוזיס מולד Leber (LCA) גורמים לאובדן ראייה מתקדם ומתיש. יש צורך בלתי מסופק בטיפולים שיכולים לשחזר את הראייה לאחר פוטורצפטורים אבדו. השתלת רקמת רשתית (אורגנואידים) שמקורה בתאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים (hPSC) בחלל התת-רשתית של עין עם RD מתקדם מביאה יריעות רקמת רשתית עם אלפי פוטורצפטורים בריאים ללא מוטציות ויש לה פוטנציאל לטפל ברוב/כל המחלות המסנוורות הקשורות לניוון קולטני אור עם פרוטוקול מאושר אחד. השתלת רקמת רשתית עוברית בחלל התת-רשתית של מודלים של בעלי חיים ואנשים עם RD מתקדם פותחה בהצלחה אך אינה יכולה לשמש כטיפול שגרתי בשל חששות אתיים ואספקת רקמות מוגבלת. מודלים של ניוון רשתית תורשתי בעין גדולה (IRD) הם בעלי ערך לפיתוח טיפולים לשיקום ראייה תוך שימוש בגישות כירורגיות מתקדמות להשתלת תאים/רקמות רשתית בחלל התת-רשתית. הדמיון בגודל כדור הארץ, ובפיזור קולטני האור (למשל, נוכחות של אזור מרכזי דמוי מקולה) והזמינות של מודלי IRD המסכמים מקרוב IRD אנושי יאפשרו תרגום מהיר של טיפול מבטיח למרפאה. מוצגת כאן טכניקה כירורגית של השתלת רקמת רשתית שמקורה ב-hPSC בחלל התת-רשתית של מודל בעל חיים גדול, המאפשרת הערכה של גישה מבטיחה זו במודלים של בעלי חיים.
מיליוני אנשים ברחבי העולם מושפעים מניוון רשתית (RD) עם ליקוי ראייה או עיוורון כתוצאה מכך הקשורים לאובדן קולטני האור קולטי האור (PRs). ניוון מקולרי תלוי גיל (AMD) הוא גורם עיקרי לעיוורון הנובע משילוב של גורמי סיכון גנטיים וגורמים סביבתיים / אורח חיים. בנוסף, מעל 200 גנים ואתרים נמצאו כגורמים ל- RD תורשתי (IRD)1. רטיניטיס פיגמנטוזה (RP), ה-IRD הנפוץ ביותר, הוא הטרוגני מבחינה גנטית עם יותר מ-3,000 מוטציות גנטיות בכ-70 גנים המדווחים 2,3,4. Leber Congenital Amaurosis (LCA), הגורם לעיוורון בילדות הוא גם הטרוגני גנטית 5,6. טיפול בהגדלת גנים פותח ונמצא בניסויים קליניים לטיפול במספר קטן של IRDs 3,7. עם זאת, יש לפתח טיפול נפרד לטיפול בכל צורה גנטית נפרדת של IRD ובכך לטפל רק בתת-קבוצה קטנה של חולים. יתר על כן, הגדלת גנים מסתמכת על נוכחות של אוכלוסייה של פוטורצפטורים הניתנים להצלה ולכן אינה ישימה לניוון מתקדם.
יש, אם כן, צורך קליני דחוף ועדיין לא מסופק בפיתוח טיפולים המטפלים ומטפלים ב- RDs מתקדמים ובעיוורון עמוק עד סופני. במהלך 2 העשורים האחרונים שתלים נוירו-תותבים פותחו ונבדקו במודלים גדולים של בעלי חיים, כגון החתול, לפני השימוש האנושי 8,9,10,11,12,13,14. כמו כן, ב-20 השנים האחרונות פותחו טיפולים בתחליפי רשתית באמצעות יריעות רשתית עוברית או אפילו בוגרת של יונקים שהושתלו באופן תת-רשתי 15,16,17,18,19,20,21,22 ואף נבדקו בהצלחה בחולי RD 23,24,25. שתי הגישות משתמשות ברעיון של החדרת חיישנים חדשים (פוטודיודות סיליקון פוטו-וולטאיות במקרה של התקנים נוירו-תותבים26,27, ופוטורצפטורים בריאים ללא מוטציות המאורגנים ביריעות, במקרה של השתלת יריעות רשתית) לרשתית עם PRs מנוונים. מחקרים אחרונים חקרו את השימוש בגישות מבוססות תאי גזע כגון השתלת תאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים (hPSC) שמקורם באבות רשתית28,29, hPSC-photoreceptors 30 ואורגנואידים hPSC-רשתית31,32,33. אורגנואידים ברשתית מאפשרים היווצרות רקמת רשתית בצלוחית וגזירה של יריעות קולטי אור עם אלפי PRs נטולי מוטציות, הדומים לשכבת קולטי האור ברשתית העובר האנושית המתפתחת 34,35,36,37,38,39,40 . השתלת רקמת רשתית שמקורה ב-hPSC (אורגנואידים) בחלל התת-רשתית של חולים עם תנאי RD היא אחת הגישות החדשות והמבטיחות לטיפול תאי ניסיוני, הננקטת על ידי מספר צוותים 31,32,41,42. בהשוואה להשתלת תרחיף התא (של פוטורצפטורים צעירים או אבות רשתית), יריעות מושתלות של פוטורצפטורים עובריים הוכחו כמביאות לשיפור בראייה בניסויים קליניים23,24.
הפרוטוקול המוצג כאן מתאר, בפירוט, הליך השתלה למסירה תת-רשתית של אורגנואידים רשתית שלמים (במקום שולי אורגנואיד33,41) כדרך טובה יותר להציג יריעות רשתית שלמות עם PRs, כדי להגדיל את הישרדות השתל ולשפר את שימור היריעה. למרות שהליכים להחדרת חתיכה שטוחה של רשתית אנושית וגם מדבקות RPE פותחו 43,44,45, השתלת שתלים תלת ממדיים גדולים יותר לא נחקרה. אורגנואידים ברשתית שמקורם בתאי גזע מספקים מקור בלתי נדלה של יריעות קולטי אור לפיתוח טכנולוגיות שיקום ראייה, חופשיים ממגבלות אתיות, ונחשבים למקור מצוין של רקמת רשתית אנושית לטיפולים המתמקדים בטיפול ב- RD מתקדם ובעיוורון סופני46. פיתוח שיטות כירורגיות להשתלה תת-רשתית מדויקת של אורגנואידים ברשתית עם פגיעה מינימלית בנישת הרשתית המארחת (רשתית עצבית, אפיתל פיגמנט רשתית וכלי דם רשתית וכורואידיים) הוא אחד הצעדים הקריטיים לקידום טיפול כזה לקראת יישומים קליניים31,32. מודלים גדולים של בעלי חיים כגון חתולים, כלבים, חזירים וקופים הוכיחו את עצמם כמודלים טובים לחקר שיטות מסירה כירורגיות, כמו גם כדי להדגים את הבטיחות של יריעות רקמה מושתלות (תאי אפיתל פיגמנט ברשתית (RPE) ולחקור את השימוש באורגנואידים 41,44,45,47,48,49,50 . לעין החיה הגדולה יש גודל גלובוס דומה לאדם, כמו גם אנטומיה דומה כולל נוכחות של אזור בעל צפיפות פוטורצפטור גבוהה, כולל מדוכים (האזור centralis), הדומה למקולה האנושית 6,51,52.
בכתב יד זה מתוארת טכניקה להשתלת רקמת רשתית שמקורה ב-hPSC (אורגנואידים) בחלל התת-רשתי של מודלים של חיות גדולות של חתולים (הן חתולי בר והן חתולי CrxRdy/+), אשר יחד עם תוצאות יעילות מבטיחות32,53 בונה בסיס לפיתוח נוסף של טיפול ניסיוני כזה לקראת יישומים קליניים לטיפול במצבי RD.
השתלת רקמת רשתית שמקורה ב-hPSC (אורגנואידים ברשתית) בחלל התת-רשתית היא גישה ניסיונית מבטיחה להשבת הראייה למחלות ניווניות של הרשתית בשלב מאוחר הנגרמות על ידי מוות של תאי PR (עיוורון עמוק או סופני). הגישה המוצגת מתבססת על טיפול ניסיוני מוקדם יותר שפותח ונבדק בהצלחה המבוסס על השתלה תת-רשתית של פי…
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו מומנה על ידי NEI Fast-Track SBIR grant R44-EY027654-01A1 ומענק SBIR 3 R44 EY 027654 – 02 S1 (I.O.N., Lineage Cell Therapeutics; ד”ר פיטרסן-ג’ונס הוא co-PI). המחברים רוצים להודות לגב’ ג’ניס קרובין (MSU RATTS) על עזרתה בהרדמה ובטיפול כללי בבעלי החיים שנכללו במחקר זה, כמו גם על עזרתה בהכנה / עיקור של מכשירים כירורגיים. המחברים רוצים להודות לד”ר פייג’ וינקלר על העזרה בקבלת האורגנואידים והצבתם במדיה ביום שלפני ההשתלה ועל העזרה ביום ההשתלה. המחברים אסירי תודה גם למר רנדי גרצ’ר (LCTX) על משלוח חרוץ של אורגנואידים ברשתית, הרכבת השולח והורדת רשומות טמפרטורה ומתח G לאחר כל משלוח. עבודה זו בוצעה בזמן שהסופר איגור נסונקין הועסק על ידי Biotime (כיום 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 |