Repopularea cu celule ganglionare retiniene pentru restabilirea vederii în neuropatia optică: o foaie de parcurs a consorțiului RReSTORe

Puncte principale și rezultate:

În atrofia optică, celulele care au murit sunt celulele ganglionare retiniene (CGR), celulele nervoase ale căror fibre lungi formează nervul optic. Restabilirea vederii pierdute ar însemna înlocuirea acelor celule și creșterea de către cele noi a unei fibre până la creier. Această lucrare de 46 de pagini este declarația de consens a consorțiului RReSTORe, mai mult de 200 de cercetători din întreaga lume care lucrează la această problemă. Lucrarea nu raportează niciun studiu clinic și niciun pacient. Este o revizuire și o foaie de parcurs pentru cercetare, bazată aproape în întregime pe lucrări de laborator și pe animale.

Lucrarea prezintă evaluarea cercetătorilor cei mai implicați în regenerarea nervului optic. Ei cred că aceasta „poate fi fezabilă”. Afirmă, de asemenea, că domeniul nu a dezvoltat încă „un tratament curativ definitiv” pentru pierderea vederii din neuropatia optică „sau măcar un tratament neuroprotector care să încetinească substanțial evoluția bolii”, că mai puțin de 1% din celulele ganglionare transplantate supraviețuiesc în prezent la animale și că nimeni nu a demonstrat încă celule transplantate care să reconecteze un ochi la creier. Foaia de parcurs se ocupă de celule ganglionare produse din celule stem pluripotente sau convertite din celulele de susținere proprii ale retinei. Nu include celulele stem mezenchimale.

Scop:

Identificarea celor mai presante întrebări rămase fără răspuns între rezultatele actuale de laborator și un tratament care înlocuiește celulele ganglionare retiniene în glaucom și în alte neuropatii optice, precum și propunerea unor experimente pentru a răspunde la ele.

Metode:

Din ianuarie până în aprilie 2022, membrii consorțiului au participat la un proces virtual de construire a consensului, apoi s-au întâlnit la un atelier de o zi la Denver, Colorado, pe 29 aprilie 2022, în cinci grupuri paralele de discuție: dezvoltarea și diferențierea CGR; metode și modele de transplant; supraviețuirea, maturarea și interacțiunile CGR cu gazda; cablarea retinei interne; și conectivitatea ochi-creier. Lucrarea rezumă fiecare grup și se încheie cu un tabel de obiective de cercetare. Lucrarea reprezintă consensul experților. Nu are protocol de căutare și nici gradare a dovezilor, deci nu este o revizuire sistematică.

Rezultate:

1. Producerea celulelor: Celule de tip CGR pot fi acum produse la scară largă din celule stem embrionare sau pluripotente induse, ceea ce autorii consideră o realizare-cheie a ultimului deceniu. Mai multe probleme rămân deschise. Celulele produse în laborator sunt imature, CGR din organoizii retinieni mor în timp, iar mai mult de 86% dintre CGR umane sunt de tipul „midget”, necesar pentru vederea clară, pentru care nu există un protocol de producere. Nimeni nu știe care dintre cele aproximativ 18 subtipuri de CGR umane trebuie înlocuite pentru o vedere utilă. O a doua cale, convertirea gliei Müller proprii a retinei în neuroni, a produs celule de tip CGR la șoareci adulți cu leziuni, dar nu s-a demonstrat creșterea de fibre în nervul optic.

2. Introducerea lor în ochi: Consorțiul raportează următoarele cifre și obstacole.

• Supraviețuirea CGR primare transplantate este de aproximativ 1%. Pentru celulele umane plasate în ochi de primate, este de obicei sub 1%.
• Injectarea mai multor celule nu îmbunătățește supraviețuirea. Într-un studiu pe șobolani au supraviețuit mai multe celule de la donator după injectarea a 40.000 decât după 60.000. Motivele sugerate sunt aglomerarea, stresul de forfecare din ac, competiția pentru nutrienți și o reacție imună mai puternică.
• Cele mai multe studii urmăresc animalele până la 3 luni.
• Membrana limitantă internă, foița subțire care căptușește retina, blochează fizic celulele injectate. Enzimele care o dizolvă ajută la rozătoare, dar pot inflama retina, iar îndepărtarea chirurgicală este opțiunea mai ușor de transpus în practică.
• Injectarea de celule libere în corpul vitros a funcționat doar la rozătoare, ale căror ochi au un cristalin mare și o cavitate vitreeană îngustă. În ochii mai mari, celulele ar fi probabil prinse departe de retină și s-ar aglomera, astfel încât va fi probabil nevoie de un suport plasat pe suprafața retinei după vitrectomie.
• Rozătoarele tipice de laborator au între 2 și 6 luni, echivalentul unei persoane de 20 până la 30 de ani, în timp ce majoritatea pacienților sunt vârstnici, cu boală avansată, cicatrizare și inflamație cronică.
• „Nu este posibil să introduci un ac în ochi fără a provoca o oarecare inflamație”, așa că va fi probabil nevoie de un regim antiinflamator. Celulele de la donator se confruntă cu respingerea, cu excepția cazului în care sunt ale pacientului însuși, și trebuie să aibă o capacitate limitată de multiplicare, pentru a evita tumorile.

3. Menținerea lor în viață: Corpul vitros are puțin oxigen, iar CGR depind în mare măsură de energia mitocondrială. Ideile aflate în studiu includ nicotinamida (vitamina B3) și piruvatul, care au dat, ele însele, îmbunătățiri pe termen scurt ale funcției vizuale la pacienții cu glaucom. Altele sunt precondiționarea hipoxică, blocarea căilor de moarte celulară (un siRNA împotriva caspazei-2 este deja în studii clinice pentru neuropatii optice) și mascarea semnalului „mănâncă-mă”, care determină microglia să înghită celulele de la donator. O observație secundară a fost că, la o săptămână după transplantul de CGR derivate din celule stem, mai multe dintre CGR proprii ale gazdei au supraviețuit unei striviri a nervului optic, posibil prin vezicule extracelulare transferate.

4. Cablarea în retină: CGR noi trebuie să se conecteze cu celulele bipolare și amacrine. Aceste celule partenere sunt relativ cruțate în neuropatia optică, deci circuitele în care să se conecteze ar trebui să fie încă prezente. În practică, puține celule de la donator ajung în stratul celulelor ganglionare și și mai puține formează circuite.

5. Ajungerea la creier: În ultimii 15 ani, manipularea unor căi precum PTEN/mTOR și SOCS3 a făcut ca CGR lezate de la rozătoare să regenereze fibre pe distanțe mari. Autorii speră că același lucru se poate face în celulele transplantate. Mai multe obstacole rămân. Lamina cribrosa, o sită de colagen la capul nervului, lipsește la rozătoare, iar efectul ei asupra regenerării este practic nestudiat. Celelalte sunt direcționarea la chiasma optică, reconstruirea unei hărți ordonate în creier, fibrele regenerate lipsite de mielină și centrele vizuale de releu ale creierului, care se micșorează și pierd celule în 90 de zile după pierderea aferenței lor.

Concluzii:

Consorțiul scrie că discuțiile sale „au produs mai multe întrebări decât răspunsuri”. Cere studii pe animale mari (porci, pisici, tupaie, primate), pe modele de boală la animale în vârstă și în stadiu avansat, precum și imagistică ce poate urmări celule individuale în ochi vii.

Autorii se așteaptă ca, pentru a stabili siguranța, primii pacienți din orice studiu să fie cei cu boală avansată și pierdere severă până la completă a vederii. Se așteaptă la cea mai bună șansă de beneficiu la persoanele cu pierdere recentă, acută, și sugerează gliomul căii optice din neurofibromatoza de tip 1 sau neuropatia optică ischemică acută ca posibili candidați timpurii. Propun ținte inițiale modeste. Restabilirea măcar a percepției de bază a luminii printr-un singur tip de CGR (celulele intrinsec fotosensibile) ar putea reface ciclul somn-veghe perturbat, frecvent la persoanele complet nevăzătoare.

Informații de fond:

Pentru persoanele cu atrofie optică, astăzi nu există nicăieri nicio terapie care să înlocuiască celulele ganglionare retiniene pierdute sau să regenereze un nerv optic uman. Foaia de parcurs, scrisă în 2023, vorbește despre transplantul de CGR la om doar ca despre ceva ce urmează și nu menționează celulele stem mezenchimale. Scopul realist al oricărui tratament celular actual, inclusiv cu MSC, este sprijinirea celulelor supraviețuitoare, care funcționează slab, prin factori secretați. Acest efect nu a fost confirmat în studii controlate pentru neuropatia optică.

Momentul apare constant în lucrare. În modelul de strivire la șoarece, aproape 90% din CGR mor în trei săptămâni, iar țintele din creier încep să se atrofieze curând după aceea. Părerea consorțiului este că orice abordare regenerativă are cele mai mari șanse să funcționeze devreme, iar atrofia de lungă durată, situația în care se află majoritatea pacienților care caută tratament, va fi cazul cel mai dificil.