Дистрофические изменения пигментного эпителия сетчатки относятся к заболеваниям, при которых повреждается один из важнейших клеточных слоёв глаза. Пигментный эпителий расположен между фоторецепторами сетчатки и сосудистой оболочкой и участвует сразу в нескольких процессах, необходимых для нормального зрения: обеспечивает обмен веществ, удаляет продукты жизнедеятельности фоторецепторов, регулирует транспорт жидкости и ионов, поглощает рассеянный свет и поддерживает нормальную работу наружных сегментов фоторецепторных клеток.

Поэтому гибель или выраженная дисфункция клеток пигментного эпителия постепенно затрагивает и саму фоторецепторную систему. Именно эта особенность объясняет интерес офтальмологии к клеточной терапии: если повреждённые клетки невозможно заставить полноценно восстановиться самостоятельно, возникает идея заменить их функционально полноценными клетками. Подробнее об одном из направлений такого лечения можно прочитать здесь.

Особое место среди разрабатываемых методов занимает трансплантация клеток, полученных из собственного биологического материала пациента. Однако понятие «лечение собственными стволовыми клетками» требует точного толкования. В современной регенеративной офтальмологии речь обычно идёт не о простом введении в глаз неспециализированных стволовых клеток, а о значительно более сложной технологии: клетки пациента получают, перепрограммируют, выращивают и дифференцируют в клетки ретинального пигментного эпителия, после чего подготовленный клеточный материал трансплантируют в необходимую область сетчатки. Такие методы остаются высокотехнологичными и во многих вариантах относятся к экспериментальной или клинически исследуемой терапии.

Что представляет собой пигментный эпителий сетчатки

Ретинальный пигментный эпителий, часто обозначаемый международной аббревиатурой RPE — retinal pigment epithelium, состоит из одного слоя специализированных клеток. Несмотря на небольшую толщину, этот слой функционально чрезвычайно сложен.

Каждая клетка RPE взаимодействует с расположенными рядом фоторецепторами — палочками и колбочками. Наружные сегменты фоторецепторов постоянно обновляются, и продукты этого обновления должны удаляться. Значительную часть такой работы выполняет именно пигментный эпителий.

К его основным функциям относятся:

• поддержание обмена веществ между хориокапиллярами и фоторецепторами;
• участие в зрительном цикле и обмене ретиноидов;
• фагоцитоз отработанных частей наружных сегментов фоторецепторов;
• формирование наружного гематоретинального барьера;
• регулирование транспорта воды, электролитов и питательных веществ;
• поглощение избыточного света благодаря содержащемуся в клетках меланину;
• выделение факторов, необходимых для нормального состояния сетчатки и сосудистой оболочки.

Повреждение такого клеточного слоя нельзя рассматривать как изолированный дефект. Если функция RPE существенно нарушается, фоторецепторы постепенно лишаются необходимой биологической поддержки и также могут погибать.

Что понимают под дистрофией пигментного эпителия

Термин может использоваться для описания различных дегенеративных изменений, при которых страдает ретинальный пигментный эпителий. Причины и клиническая картина существенно различаются.

Дегенерация RPE встречается при некоторых наследственных заболеваниях сетчатки, макулярных дистрофиях и возрастных дегенеративных процессах. Особенно интенсивно методы клеточного замещения исследуются при географической атрофии, связанной с возрастной макулярной дегенерацией, а также при макулярной дистрофии Штаргардта.

Сам факт повреждения пигментного эпителия ещё не определяет способ лечения. Необходимо установить причину заболевания, локализацию патологического процесса, состояние фоторецепторов, площадь атрофии и функциональный резерв сетчатки.

Принципиальное значение имеет стадия заболевания. Замена клеток RPE теоретически наиболее полезна тогда, когда часть фоторецепторов ещё сохраняется и может получить поддержку от восстановленного клеточного слоя. При глубокой атрофии, когда значительная часть фоторецепторов уже погибла, одной замены пигментного эпителия может оказаться недостаточно.

Почему сетчатку трудно восстановить

Сетчатка является частью центральной нервной системы. Её клеточная организация чрезвычайно сложна, а способность зрелых клеток к естественной регенерации ограничена.

Это существенно отличает сетчатку, например, от эпителия кожи, который постоянно обновляется. После потери большого количества специализированных клеток сетчатка обычно не формирует полноценный новый слой самостоятельно.

Дополнительная сложность заключается в том, что для восстановления зрения мало просто доставить клетки в глаз. Трансплантированные клетки должны:

1. пережить процедуру пересадки;
2. закрепиться в правильном анатомическом пространстве;
3. сохранить нужный фенотип;
4. сформировать функциональный клеточный слой;
5. взаимодействовать с мембраной Бруха и окружающими тканями;
6. поддерживать сохранившиеся фоторецепторы;
7. не вызывать неконтролируемого роста или патологического воспаления.

Именно поэтому клеточная офтальмология развивается осторожнее, чем может показаться по общему понятию «стволовые клетки».

Что означает трансплантация собственных клеток

Один из наиболее интересных подходов основан на использовании индуцированных плюрипотентных стволовых клеток — iPSC.

Для их получения берут зрелые клетки самого пациента, например клетки кожи или крови. В лабораторных условиях их возвращают в состояние, близкое по биологическим возможностям к плюрипотентным клеткам. После этого клетки направленно дифференцируют в ретинальный пигментный эпителий.

Получается принципиально иной материал, чем исходные клетки пациента. Перед трансплантацией он проходит длительный цикл культивирования, дифференцировки и контроля характеристик.

В исследованиях уже выполнялась трансплантация пациентам аутологичных клеток RPE, полученных из iPSC. Этот подход рассматривается прежде всего как способ создать совместимый клеточный материал и потенциально снизить проблему иммунологического отторжения. Однако производство индивидуального клеточного продукта остаётся сложным, длительным и требующим строгого контроля качества.

Почему использование собственных клеток считается перспективным

Главное теоретическое преимущество аутологичного подхода связано с иммунологической совместимостью.

При использовании донорских клеток иммунная система может воспринимать трансплантат как чужеродную ткань. В зависимости от технологии может потребоваться иммуносупрессивная терапия, которая сама способна становиться источником нежелательных эффектов. В ранних исследованиях трансплантации RPE применение системной иммуносупрессии было отдельной частью протокола.

Аутологичные клетки происходят от самого пациента, поэтому вероятность иммунологической несовместимости потенциально уменьшается.

Другим достоинством является возможность лабораторно получить большое количество клеток нужного типа, не забирая значительный участок здорового пигментного эпителия непосредственно из глаза.

При этом «собственные» не означает автоматически «полностью безопасные». После перепрограммирования и культивирования клетки должны тщательно проверяться. Для клеточной терапии особенно важны генетическая стабильность, степень дифференцировки, отсутствие нежелательных клеточных популяций и способность материала сохранять заданные свойства.

Какие варианты клеточной трансплантации исследуются

Развитие регенеративной офтальмологии привело к появлению нескольких различных подходов.

Суспензия клеток

Подготовленные клетки RPE вводятся в субретинальное пространство в виде клеточной суспензии.

Преимущество метода заключается в сравнительно простой форме доставки. Однако после введения отдельным клеткам необходимо самостоятельно распределиться, прикрепиться к подлежащей поверхности и сформировать функционально организованный слой.

Клинические исследования разных типов RPE-клеток показали, что субретинальное введение технически возможно, а некоторые ранние исследования получили приемлемые результаты по безопасности. При этом доказательство устойчивого восстановления зрительной функции остаётся значительно более сложной задачей.

Клеточный пласт

Другой вариант — предварительно выращенный монослой RPE, который трансплантируется как единая структура.

Такой подход пытается воспроизвести естественную архитектуру пигментного эпителия. Клетки заранее располагаются рядом друг с другом и образуют организованный слой.

Аутологичный лист RPE из iPSC уже применялся в клиническом исследовании при макулярной дегенерации. Метод подтвердил техническую осуществимость такого вмешательства, однако сама операция является сложной и требует субретинальной хирургии.

RPE на искусственном каркасе

Ещё одно направление — культивирование клеток на тонкой биосовместимой мембране или scaffold-конструкции.

Каркас выполняет роль временной или постоянной основы, позволяющей сохранить ориентацию и структуру клеточного слоя при трансплантации. Теоретически такой вариант облегчает создание организованного монослоя, близкого к естественному RPE.

Главная технологическая задача состоит в сочетании прочности материала, биосовместимости, способности пропускать необходимые вещества и возможности безопасно имплантировать конструкцию под сетчатку.

Как проходит подготовка к клеточной терапии

Такая терапия значительно отличается от обычной внутриглазной инъекции.

Сначала требуется точная диагностика. Необходимо определить, действительно ли ведущим компонентом заболевания является повреждение пигментного эпителия и сохранились ли структуры, которые потенциально способны выиграть от его восстановления.

Обычно оцениваются:

• острота зрения;
• состояние макулярной области;
• структура наружных слоёв сетчатки;
• площадь атрофии;
• состояние пигментного эпителия;
• сохранность фоторецепторов;
• наличие патологических сосудов;
• состояние стекловидного тела и других структур глаза.

Для морфологической оценки особенно важна оптическая когерентная томография. Она позволяет получать поперечные изображения сетчатки с микрометровым разрешением и видеть отдельные её слои.

При необходимости применяются аутофлуоресценция глазного дна, ангиографические исследования, ОКТ-ангиография, электрофизиологическая диагностика и генетическое тестирование.

Как клетки доставляются к сетчатке

Пигментный эпителий находится не на поверхности глаза, поэтому трансплантация требует точного попадания в субретинальное пространство.

В зависимости от используемой технологии хирург может провести витрэктомию, сформировать локальное отслоение сетчатки специальным раствором и через микроинструменты доставить клеточную суспензию или подготовленный трансплантат.

Главная трудность заключается в минимизации хирургической травмы.

Сама сетчатка чрезвычайно тонка. Даже технически правильное вмешательство связано с потенциальными рисками, среди которых кровоизлияние, разрыв сетчатки, воспаление, повышение внутриглазного давления, неправильное положение трансплантата и отслойка сетчатки.

Поэтому сравнивать клеточную трансплантацию с обычным уколом в глаз некорректно. Это принципиально более сложная технология.

Может ли трансплантация вернуть утраченное зрение

Здесь особенно важно различать три разных результата: выживание трансплантированных клеток, замедление дегенерации и реальное улучшение зрительной функции.

Даже если клетки успешно прижились, это ещё не означает автоматического восстановления зрения.

Если фоторецепторы над зоной трансплантации сохранились, функциональный RPE потенциально может улучшить условия их работы или замедлить дальнейшее повреждение. Если же значительная часть фоторецепторов уже исчезла, восстановленный пигментный эпителий не способен сам превратиться в полноценную нейросетчатку.

Ранние клинические исследования различных вариантов RPE-трансплантации в первую очередь были предназначены для оценки безопасности. В отдельных исследованиях наблюдалась стабилизация или улучшение некоторых показателей зрения, однако имеющихся данных недостаточно, чтобы считать клеточную замену универсальным способом восстановления зрения при дегенеративных заболеваниях сетчатки.

Чем клеточная терапия отличается от генной

Эти направления нередко объединяют под общим названием регенеративной медицины, хотя задачи у них разные.

Генная терапия пытается устранить или компенсировать конкретный молекулярный дефект. Такой подход особенно логичен при моногенных заболеваниях, когда известна причинная мутация.

Клеточная терапия направлена главным образом на замену уже повреждённых или погибших клеток.

На практике эти технологии потенциально могут дополнять друг друга. Например, при наследственном заболевании получение аутологичных iPSC автоматически сохраняет генетическую мутацию пациента. Теоретически клеточную линию можно сначала генетически скорректировать, затем дифференцировать исправленные клетки в RPE и только после этого использовать для трансплантации.

Такая комбинация клеточной и генетической инженерии считается одним из наиболее технологически сложных направлений регенеративной медицины.

Почему нельзя приравнивать все «стволовые клетки» друг к другу

Под одним коммерчески привлекательным названием иногда скрываются совершенно разные процедуры.

Полученные из iPSC специализированные клетки RPE, прошедшие контролируемую дифференцировку и лабораторную проверку, принципиально отличаются от введения в глаз неспециализированных клеток костного мозга или жировой ткани.

Попытки внутриглазного введения недостаточно охарактеризованных аутологичных клеточных препаратов уже сопровождались тяжёлыми офтальмологическими осложнениями, включая значительное ухудшение зрения. Этот опыт стал одной из причин особенно строгого отношения к клеточной терапии в офтальмологии.

Поэтому при оценке предлагаемого лечения принципиально важно знать не только происхождение материала, но и конкретный тип клеток, технологию их подготовки, способ введения и клинический статус метода.

Какие подходы выглядят наиболее обоснованными

Для заболеваний, сопровождающихся потерей RPE, наиболее логичным направлением клеточной терапии считается замещение именно специализированных клеток пигментного эпителия.

Среди перспективных вариантов выделяются:

• аутологичные iPSC-RPE пациента;
• донорские стандартизированные RPE-препараты;
• организованные клеточные пласты;
• RPE на биосовместимых каркасах;
• комбинированные клеточно-генетические технологии.

Выбор лучшего варианта нельзя сделать только по принципу «свои клетки лучше чужих». Индивидуальный аутологичный препарат обладает потенциальными иммунологическими преимуществами, но требует сложного персонализированного производства. Стандартизированный донорский клеточный продукт можно производить заранее и контролировать крупными сериями, однако возникает вопрос иммунной совместимости.

Клеточная суспензия проще для трансплантации, но хуже воспроизводит естественную архитектуру RPE. Клеточный пласт лучше организован структурно, но его имплантация технически сложнее.

Поэтому развитие технологии фактически представляет собой поиск оптимального баланса между безопасностью, биологической полноценностью клеток и сложностью операции.

Кому такая технология потенциально может быть полезна

Основной интерес представляют пациенты с локальной или относительно ограниченной потерей пигментного эпителия, у которых часть фоторецепторного слоя ещё остаётся жизнеспособной.

Чем раньше удаётся сохранить функциональную нейросетчатку, тем более логичной выглядит концепция восстановления её клеточной опоры.

При далеко зашедших дегенеративных изменениях задача становится намного сложнее. Если утрачены одновременно пигментный эпителий, фоторецепторы и нормальные межклеточные связи, одной трансплантацией RPE невозможно воспроизвести всю архитектуру сетчатки.

В таких ситуациях исследуются уже другие направления — трансплантация фоторецепторных предшественников, ретинальных органоидов, оптогенетические технологии, электронные зрительные протезы и комбинированные методы.

Интересные особенности клеточной терапии сетчатки

Сетчатка оказалась одним из наиболее привлекательных объектов для развития регенеративной медицины не случайно.

Глаз позволяет непосредственно наблюдать трансплантированную область с помощью неинвазивных методов визуализации. ОКТ даёт возможность многократно исследовать один и тот же участок сетчатки и отслеживать изменения структуры после операции.

Для проведения локального лечения требуется сравнительно небольшое количество клеток. В клинических исследованиях RPE использовались дозы, исчисляемые десятками и сотнями тысяч клеток, что существенно отличается от клеточной заместительной терапии крупных органов.

Ещё одна особенность заключается в двусторонности многих заболеваний сетчатки. На ранних стадиях исследований лечение одного глаза позволяет сравнивать изменения с другим глазом, хотя течение болезни в двух глазах не всегда полностью симметрично.

Наконец, качество клеток имеет не меньшее значение, чем их количество. Для RPE важен не сам факт присутствия жизнеспособных клеток, а способность сформировать поляризованный монослой и выполнять функции нормального пигментного эпителия.

Какие вопросы необходимо выяснить перед лечением

Пациенту, которому предлагается клеточная терапия, полезно получить точные ответы на несколько вопросов:

1. Как сформулирован диагноз?
2. Какой тип клеток предполагается использовать?
3. Являются ли они собственными или донорскими?
4. Из какой ткани получен исходный материал?
5. Проходят ли клетки направленную дифференцировку в RPE?
6. Каким способом препарат будет вводиться?
7. Требуется ли витреоретинальная операция?
8. Нужна ли иммуносупрессивная терапия?
9. Каков официальный клинический статус процедуры?
10. Какие риски связаны с самой операцией?
11. На какой результат рассчитано лечение: стабилизацию, замедление атрофии или улучшение функции?
12. Каким образом будет контролироваться состояние сетчатки после вмешательства?

Само употребление слов «аутологичные» или «стволовые» не характеризует качество терапии. Принципиальное значение имеет весь технологический цикл — от получения клеточного материала до его специализации, проверки и хирургической доставки.

Почему состояние фоторецепторов определяет прогноз

Пигментный эпителий можно сравнить с системой жизнеобеспечения фоторецепторов, но он не заменяет их.

Если клетки RPE повреждены, а фоторецепторы ещё относительно сохранены, восстановление нормальной клеточной среды имеет биологический смысл. Если светочувствительные клетки уже погибли, новая подложка сама по себе не способна воспринимать изображение.

Это одна из главных причин, по которой результат будущей клеточной терапии будет зависеть не только от качества трансплантата, но и от правильного выбора пациента и момента вмешательства.

Именно поэтому современная диагностика всё больше ориентирована на детальную оценку отдельных слоёв сетчатки, а не только на измерение остроты зрения по таблице.

Перспективы аутологичной трансплантации

Исследования аутологичных iPSC-RPE продолжаются. В частности, проводится клиническое изучение субретинальной трансплантации аутологичных клеток пигментного эпителия, полученных из индуцированных плюрипотентных клеток пациента, при географической атрофии, связанной с возрастной макулярной дегенерацией. Наблюдение за участниками рассчитано на несколько лет, поскольку для клеточной терапии важны не только ранние результаты, но и долговременная стабильность трансплантата.

Главная задача дальнейших исследований — показать не только техническую возможность пересадки и приемлемую безопасность, но и устойчивый клинический эффект. Необходимо определить, какие пациенты выигрывают от лечения больше всего, на какой стадии следует проводить трансплантацию, какая форма клеточного препарата оптимальна и насколько долго новые клетки сохраняют функциональность.

Развитие этой области постепенно меняет сам подход к дегенеративным заболеваниям сетчатки. Раньше основной задачей офтальмологии было сохранить оставшиеся клетки и замедлить их гибель. Клеточные технологии ставят значительно более сложную цель — физически заместить утраченную ткань функциональным клеточным слоем. Насколько полно эта задача сможет быть реализована в клинической практике, будет зависеть от качества клеточного материала, точности хирургии и способности вмешиваться в тот период, когда сетчатка ещё сохраняет достаточный функциональный резерв.