Pētījums parāda jaunu veidu, kā mainīt ģenētisko aklumu zīdītājiem
Fotoreceptori ir šūnas iekš tīklene (acs aizmugurē), kas, kad tas ir aktivizēts, nosūta signālu uz smadzenes. Konusveida fotoreceptori ir nepieciešami redzei dienā, krāsu uztverei un redzes asumam. Šie konusi beidzas, kad acu slimības nonāk vēlākā stadijā. Tāpat kā mūsu smadzeņu šūnas, fotoreceptori neatjaunojas, ti, nobrieduši, tie pārtrauc dalīties. Tātad šo šūnu iznīcināšana var pasliktināt redzi un dažreiz pat izraisīt aklumu. Pētnieki, kurus atbalsta ASV Nacionālo veselības institūtu Nacionālais acu institūts, ir veiksmīgi izārstēti iedzimts aklums gadā publicētajā pētījumā pelēm pārprogrammējot atbalstošās šūnas tīklenē, ko sauc par Müller glia, un pārvēršot tās stieņu fotoreceptoros daba. Šie stieņi ir viena veida gaismas receptoru šūnas, kuras parasti izmanto redzei vājā apgaismojumā, taču tiek uzskatīts, ka tie aizsargā arī konusa fotoreceptorus. Pētnieki saprata, ka, ja šos stieņus var reģenerēt iekšēji acī, tā ir iespējama daudzu acu ārstēšana slimības kurā galvenokārt tiek ietekmēti fotoreceptori.
Jau sen ir noskaidrots, ka Müller glia ir spēcīgs reģenerācijas potenciāls citās sugās, piemēram, zebrafish, kas ir lielisks paraugorganisms pētniecībai. Müller glia sadalās un atjaunojas, reaģējot uz abinieku acs ievainojumu zebrazivīm. Tie arī pārvēršas fotoreceptoros un citos neironos un aizstāj bojātos vai zaudētos neironus. Tāpēc zebrazivs var atkal redzēt pat pēc nopietnas tīklenes traumas. Turpretim zīdītāju acis šādā veidā neatjaunojas. Müller glia atbalsta un baro apkārtējās šūnas, taču tās nereģenerē neironus šādā tempā. Pēc traumas tiek atjaunots tikai ļoti neliels skaits šūnu, kas var nebūt pilnībā noderīgas. Veicot laboratorijas eksperimentus, zīdītāju Müller glia varētu atdarināt zebrazivs sastopamos, taču tikai pēc tam, kad tīklenes audos ir nodarīts zināms ievainojums, kas nav ieteicams, jo tas būs neproduktīvi. Zinātnieki meklēja veidu, kā pārprogrammēt zīdītāju Müller glia, lai kļūtu par stieņu fotoreceptoru, neradot nekādus tīklenes bojājumus. Tas būtu kā zīdītāju paša “pašlabošanās” mehānisms.
Pirmajā pārprogrammēšanas posmā pētnieki injicēja pelēm acīs gēnu, kas aktivizētu beta-katenīna proteīnu, kas izraisīja Mullera glia dalīšanos. Otrajā posmā, kas tika veikts pēc vairākām nedēļām, viņi injicēja faktorus, kas stimulēja tikko sadalītās šūnas nobriest stieņu fotoreceptoros. Pēc tam jaunizveidotās šūnas tika vizuāli izsekotas, izmantojot mikroskopu. Šie jaunie izveidotie stieņu fotoreceptori pēc uzbūves bija līdzīgi īstiem un varēja uztvert ienākošo gaismu. Turklāt tika izveidotas arī sinaptiskās struktūras vai tīkls, kas ļauj stieņiem savienoties ar citām šūnām tīklenes iekšpusē, lai pārraidītu signālus smadzenēm. Lai pārbaudītu šo stieņu fotoreceptoru funkcionalitāti, tika veikti eksperimenti ar pelēm, kuras cieš no iedzimta akluma – aklām pelēm, kurām trūkst stieņu fotoreceptoru, kas darbojas. Lai gan šīm aklajām pelēm bija stieņi un konusi, tām trūka divu būtisku gēnu, kas ļauj fotoreceptoriem pārraidīt signālus. Stieņu fotoreceptori attīstījās līdzīgi aklajām pelēm, kurām ir līdzīga funkcija kā normālām pelēm. Aktivitāte tika novērota smadzeņu daļā, kas saņem vizuālus signālus, kad šīs peles tika pakļautas gaismai. Tātad jauni stieņi bija savienoti, lai veiksmīgi pārraidītu ziņojumus uz smadzenēm. Joprojām ir jāanalizē, vai slimā acī, kur tīklenes šūnas nesavienojas vai nesadarbojas pareizi, attīstās un pareizi funkcionē jauni stieņi.
Šī pieeja ir mazāk invazīva vai kaitīga nekā citas ārstēšana ir pieejams, piemēram, cilmes šūnu ievietošana tīklenē reģenerācijas nolūkā, un tas ir solis uz priekšu šajā jomā. Notiek eksperimenti, lai novērtētu, vai peles, kas dzimušas aklas, atguva spēju veikt vizuālus uzdevumus, piemēram, skriet labirintā. Šobrīd izskatās, ka peles uztvēra gaismu, bet nespēja izdalīt formas. Pētnieki vēlētos pārbaudīt šo metodi cilvēka tīklenes audos. Šis pētījums ir veicinājis mūsu centienus reģeneratīvās terapijas jomā aklums ko izraisa ģenētiskas acu slimības, piemēram, pigmentozais retinīts, ar vecumu saistītas slimības un traumas.
***
{Jūs varat izlasīt oriģinālo pētījumu, noklikšķinot uz DOI saites, kas norādīta tālāk citēto avotu sarakstā}
Avots (-i)
Yao K et al. 2018. Redzes atjaunošana pēc stieņu fotoreceptoru de novo ģenēzes zīdītāju tīklenē. daba. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0425-3
***
