Роговица глаза выращена из стволовых клеток

Исследователи из институтов Бостона нашли способ активировать рост роговицы глаза с целью восстановления зрения. Результаты работы, опубликованной в журнале Nature, подают надежды жертвам ожогов, химических повреждений и заболеваний глаз.

В исследовании принимали участие сотрудники Массачусетского Института Зрения и Слуха (Massachusetts Eye and Ear/Schepens Eye Research Institute), Женской Больницы Бригхэм (Brigham and Women's Hospital) и Бостонской Системы Здравоохранения при Департаменте США по Делам Ветеранов (VA Boston Healthcare System) (США). Работа стала первым примером создания ткани из стволовых клеток, полученных у взрослого человека.

Для активации роста роговицы ученые задействовали молекулу ABCB5, служащую маркером так называемых лимбальных стволовых клеток. Лимбальные стволовые клетки расположены в базальном эпителии роговицы глаза, или лимбе, и помогают поддерживать и восстанавливать ткань роговицы. Повреждение и потеря этих клеток в результате травмы или болезни является одной из самых частых причин слепоты. Ранее для восстановления роговицы проводилась трансплантация ткани или клеток роговицы, однако было неизвестно, содержатся ли в переносимом фрагменте лимбальные стволовые клетки и сколько их, и результаты были нестабильны.

В настоящей работе исследователи использовали антитела, выявляющие ABCB5, чтобы детектировать стволовые клетки в донорских тканях и использовать их для воссоздания анатомически точной, полностью функциональной роговицы человека у мышей.

«Лимбальных стволовых клеток очень мало, но от них зависит успех трансплантации, – говорит Брюс Ксандер (Bruce Ksander), доктор философии из Института Зрения и Слуха, один из главных авторов публикации совместно с научным сотрудником, доктором медицины Параскеви Колову (Paraskevi Kolovou), – Сделанное открытие значительно упростит воссоздание роговицы. Это очень хороший пример фундаментального исследования, движущегося в сторону трансляционного применения».

Молекула ABCB5 исходно была обнаружена как соединение, вырабатываемое недифференцированными клетками кожи и желудочно-кишечного тракта человека. Молекула была открыта в лаборатории Маркуса Франка (Markus Frank), доктора медицины из Детского Госпиталя Бостона (Boston Children's Hospital), и доктора медицины Наташи Франк (Natasha Frank), сотрудника Системы Здравоохранения Бостона и Женского Госпиталя Бригхэм. Теперь, в исследовании на лабораторных мышах, ученые установили, что молекула ABCB5 также формируется в лимбальных стволовых клетках и необходима для их поддержания и выживания, а также для развития и восстановления роговицы. У мышей, лишенных работающего гена ABCB5, популяция стволовых клеток роговицы отсутствовала, в результате чего поврежденная роговица восстанавливалась медленно.

«ABCB5 позволяет лимбальным стволовым клеткам выживать, защищая их от апоптоза – программируемой клеточной гибели», – говорит Маркус Франк.

В настоящее время Маркус Франк совместно с представителями фармацевтической промышленности разрабатывает антитела к ABCB5, которые бы соответствовали нормативам США.

«Одна лаборатория не может заниматься подобными исследованиями, поскольку они объединяют генетику, создание генетически модифицированных мышей, антитела и трансплантацию – множество специализированных областей», – поясняет Наташа Франк.

Восстановленная функциональная роговица после трансплантации лимбальных стволовых клеток человека мыши. (фото: Paraskevi Evi Kolovou, Bruce Ksander, and Natasha and Markus Frank)

По материалам Massachusetts Eye and Ear Infirmary

Оригинальная статья:
Bruce R. Ksander, Paraskevi E. Kolovou, Brian J. Wilson, Karim R. Saab, Qin Guo, Jie Ma, Sean P. McGuire, Meredith S. Gregory, William J. B. Vincent, Victor L. Perez, Fernando Cruz-Guilloty, Winston W. Y. Kao, Mindy K. Call, Budd A. Tucker, Qian Zhan, George F. Murphy, Kira L. Lathrop, Clemens Alt, Luke J. Mortensen, Charles P. Lin, James D. Zieske, Markus H. Frank, Natasha Y. Frank. ABCB5 is a limbal stem cell gene required for corneal development and repair. Nature, 2014; DOI: 10.1038/nature13426