Два типа стволовых клеток помогли восстановить повреждённую поверхность глаза

В первом испытании на людях зрение улучшилось после пересадки клеток на коллагеновом каркасе

Поверхность глаза постоянно обновляется. Мы этого практически не замечаем — пока система восстановления работает нормально.

У людей с редким генетическим заболеванием, связанным с аниридией, этот механизм постепенно нарушается. Граница между прозрачной роговицей и окружающими её тканями перестаёт выполнять свою защитную и регенеративную функцию. На роговицу начинает распространяться ткань, которой там быть не должно, она теряет прозрачность, а зрение ухудшается.

В первом испытании на людях исследователи попробовали не просто заменить повреждённые клетки. Они попытались восстановить целую клеточную среду, необходимую для нормальной поверхности роговицы.

Именно поэтому в трансплантат включили сразу два типа клеток.

Почему повреждается прозрачное «окно» глаза

Аниридия — редкое врождённое заболевание, чаще всего связанное с нарушением работы гена PAX6. Название буквально означает отсутствие радужной оболочки, но последствия заболевания этим не ограничиваются.

PAX6 играет важную роль в развитии глаза. Поэтому у человека могут возникать сразу несколько офтальмологических проблем, включая постепенно прогрессирующее поражение поверхности роговицы — aniridia-related keratopathy, или ARK.

Одна из ключевых проблем находится на краю роговицы.

В месте, где прозрачная роговица встречается с белой частью глаза, расположена зона, называемая лимбом. Здесь находятся лимбальные эпителиальные стволовые клетки. Они служат своеобразным резервом для постоянного обновления эпителия — наружного слоя роговицы.

Если этот клеточный резерв истощается, нормальное восстановление поверхности нарушается.

Тогда соседняя конъюнктива начинает постепенно распространяться на роговицу. Вместе с ней могут появляться сосуды и патологически изменённая ткань. Прозрачная структура, через которую свет должен свободно проходить внутрь глаза, постепенно становится менее прозрачной.

Почему одной пересадки клеток может быть недостаточно

Здесь находится наиболее интересная идея исследования.

Лимбальные стволовые клетки существуют не изолированно. Их поведение зависит от окружающей ткани — так называемой клеточной ниши.

Проще говоря, недостаточно иметь клетки, способные восстанавливать поверхность. Им ещё нужна подходящая среда, в которой они смогут функционировать.

Исследователи разработали конструкцию RAFT-OS — Real Architecture for 3D Tissues–Ocular Surface.

Её основой стал коллагеновый каркас, на котором разместили два клеточных компонента: лимбальные эпителиальные стволовые клетки и стромальные клетки роговицы — кератоциты.

Первый компонент должен участвовать в восстановлении эпителиальной поверхности.

Второй представляет более глубокую клеточную среду роговицы и, по замыслу разработчиков, помогает создать более физиологичную тканевую конструкцию.

Получается не просто «инъекция стволовых клеток», а небольшой инженерно созданный фрагмент живой ткани.

Это принципиальное отличие.

Девять пациентов и собственный глаз вместо отдельной контрольной группы

В первое клиническое исследование включили девять взрослых пациентов с врождённой аниридией и выраженной ARK. Средний возраст участников составлял около 51 года.

Каждому пациенту RAFT-OS пересаживали только в один глаз.

Второй глаз не лечили этим методом и использовали как естественный контроль для сравнения течения заболевания. Наблюдение продолжалось 12 месяцев.

Это было небольшое открытое нерандомизированное исследование. Его основными задачами были прежде всего оценка безопасности, осуществимости процедуры и изменений состояния поверхности глаза — а не окончательное доказательство эффективности лечения.

И это важное ограничение при интерпретации результатов.

Поверхность роговицы действительно изменилась

Состояние глаз исследователи оценивали с помощью Ocular Surface Score — шкалы, отражающей выраженность поражения поверхности глаза.

До лечения средний показатель OSS в глазах, которым предстояла трансплантация, составлял 9,4 балла.

Через три месяца он снизился до 5,9.

Через 12 месяцев показатель составлял 6,7 балла.

То есть наиболее выраженное улучшение наблюдалось в первые месяцы, а затем часть эффекта уменьшилась. Тем не менее через год состояние поверхности обработанных глаз в среднем оставалось лучше исходного.

Для сравнения, в необработанных глазах показатель практически не изменился: 8,4 балла в начале исследования и 8,0 через год.

Именно эта разница особенно интересна: заболевание является прогрессирующим, а исследователи увидели изменение прежде всего там, где была пересажена тканевая конструкция.

Самый заметный результат оказался на таблице для проверки зрения

Исследователи измеряли и остроту зрения с максимальной коррекцией.

В обработанных глазах среднее улучшение соответствовало примерно 24 буквам стандартной таблицы ETDRS — почти пяти строкам.

Для пациентов с крайне низким исходным зрением это заметное изменение.

Однако здесь особенно важно не перепутать впечатляющую цифру с окончательным доказательством эффективности.

В публикации JAMA Ophthalmology изменение остроты зрения за 12 месяцев имело широкий доверительный интервал, включавший отсутствие эффекта. При выборке всего из девяти человек статистическая неопределённость остаётся большой.

Поэтому корректнее говорить не о доказанном восстановлении зрения, а о многообещающем сигнале, который требует подтверждения.

Главная идея исследования — не стволовые клетки сами по себе

Самый интересный поворот этой работы заключается именно здесь.

История регенеративной медицины долгое время воспринималась как поиск «правильной клетки»: если повреждённую ткань заселить нужными стволовыми клетками, они смогут её восстановить.

Но биология устроена сложнее.

Клетке необходимо окружение. В организме её поведение определяют соседние клетки, внеклеточный матрикс, механические свойства ткани и сигналы окружающей среды.

RAFT-OS пытается воспроизвести часть этой архитектуры.

Коллагеновый каркас здесь работает не просто как средство доставки. Он создаёт физическую основу, на которой два типа клеток располагаются вместе и формируют тканеподобную конструкцию.

Поэтому исследование можно рассматривать как пример более широкого изменения в регенеративной медицине: от пересадки отдельных клеток — к инженерному восстановлению их микроокружения.

Первый опыт показал и риски

Результаты нельзя рассматривать только через улучшение зрения.

У одного участника произошло раннее серьёзное нежелательное явление, после которого исследователи изменили производственный протокол. После этого существенных связанных с RAFT-OS проблем безопасности не наблюдалось.

У двух пациентов возникли стойкие дефекты эпителия роговицы.

Для первой процедуры такого типа подобные данные особенно важны. Новая клеточная терапия должна доказать не только способность улучшать состояние ткани, но и воспроизводимость производства, стабильность трансплантата и приемлемую безопасность.

И девяти пациентов для окончательного ответа недостаточно.

Почему это ещё не готовое лечение

Исследование было небольшим, нерандомизированным и открытым.

Отдельной случайным образом сформированной контрольной группы не было. В качестве сравнения использовались вторые глаза тех же пациентов. Такой подход полезен при редком заболевании, но он не заменяет полноценное рандомизированное исследование.

Наблюдение продолжалось только один год.

Неизвестно, насколько устойчивым окажется восстановление через несколько лет, потребуется ли повторная процедура и какие редкие осложнения могут обнаружиться при лечении десятков или сотен пациентов.

Наконец, сама динамика OSS показывает, что максимальное улучшение через три месяца к концу года частично уменьшилось.

Поэтому исследователи прямо указывают: необходимы более крупные контролируемые исследования с более длительным наблюдением.

Что эта технология может изменить

Сегодня практическое значение работы прежде всего касается небольшой группы людей с тяжёлой ARK, для которых возможности лечения крайне ограничены.

Исследовательская группа планирует перейти к более крупному клиническому испытанию. В перспективе разработчики рассчитывают на возможность использования технологии в британской системе NHS, если дальнейшие исследования подтвердят её пользу и безопасность.

Но значение эксперимента может оказаться шире конкретного редкого заболевания.

Поверхность роговицы удобна для развития регенеративных технологий: она доступна для хирургического вмешательства, её можно непосредственно наблюдать, а результат относительно хорошо измеряется.

Если подход с сочетанием каркаса и нескольких клеточных компонентов подтвердит эффективность, он станет ещё одним аргументом в пользу идеи, что восстановление тканей требует не только нужных клеток.

Иногда необходимо восстановить место, в котором эти клетки должны жить.