เหตุใดการอยู่รอดของเซลล์รับแสงจึงไม่ถึง 100%: กลไกสำคัญได้รับการชี้แจง

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย นำโดย ราฆาวี สุธาร์สัน ได้ค้นพบว่าเหตุใดเซลล์ต้นกำเนิดรับแสง (PRPC) ที่ถูกปลูกถ่ายจากเซลล์ต้นกำเนิดพลูริโพเทนต์ที่ถูกเหนี่ยวนำ (induced pluripotent stem cells) ประมาณ 70% จึงตายภายในไม่กี่วันแรกหลังจากการปลูกถ่ายเข้าสู่จอประสาทตา งานวิจัยของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ในวารสารStem Cell Research & Therapyชี้ให้เห็นว่าความเครียดจากการเผาผลาญในเซลล์ผู้บริจาคเป็นสาเหตุหลักของการสูญเสียเซลล์ในระยะแรก

ข้อกำหนดเบื้องต้น

การปลูกถ่ายเซลล์ PRPC ถือเป็นแนวทางที่มีแนวโน้มดีสำหรับโรคจอประสาทตาเสื่อมที่ลุกลาม (เรติไนติส พิกเมนโตซา หรือโรคจอประสาทตาเสื่อม) อย่างไรก็ตาม อัตราการรอดชีวิตที่ต่ำของเซลล์ผู้บริจาคเป็นข้อจำกัดต่อประสิทธิภาพของการรักษา จนถึงปัจจุบัน มุ่งเน้นไปที่การยับยั้งการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันเป็นหลัก แต่ถึงแม้จะมีภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่องอย่างรุนแรง การสูญเสียก็ยังคงเป็นหายนะ

การออกแบบและวิธีการ

1. รุ่น:

   • สุนัขที่มีสุขภาพดีและสุนัขจำลองโรคเรตินิติสพิกเมนโตซาได้รับการฉีด PRPC ที่มีฉลากเรืองแสงใต้จอประสาทตา

2. การประมาณการอัตราการรอดชีวิต:

   • การตรวจหลอดเลือดด้วยฟลูออเรสซีนและการตรวจเอกซเรย์ความสอดคล้องทางแสง (OCT) บันทึกปริมาตรเซลล์ที่ปลูกถ่ายในวันที่ 1 วันที่ 3 และวันที่ 7

3. ทรานสคริปโตมิกส์เซลล์เดี่ยว (scRNA-seq):

   • PRPC ถูกแยกออกจากบริเวณเรตินาในวันที่ 3 และมีการวิเคราะห์การแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญและอะพอพโทซิส

4. อิมมูโนฮิสโตเคมี:

   • มีการประเมินเครื่องหมายความเครียดออกซิเดชัน (4-HNE) สถานะของไมโตคอนเดรีย (Tom20) และการทำงานของไมโครเกลีย (Iba1) ในบริเวณที่ปลูกถ่าย

ผลลัพธ์ที่สำคัญ

• การสูญเสียเซลล์จำนวนมาก: ประมาณ 70% ของ PRPC หายไปภายในวันที่ 7 ในจอประสาทตาที่มีสุขภาพดีและเสื่อม แม้จะมีภูมิคุ้มกันบกพร่องก็ตาม
• ความเครียดจากการเผาผลาญ: scRNA-seq เผยให้เห็นการลดลงอย่างมากในการแสดงออกของยีนฟอสโฟรีเลชันออกซิเดชัน (CYCS, COX4I1) และการเพิ่มขึ้นของการถอดรหัสของเครื่องหมายอะพอพโทซิส (BAX, CASP3)
• ความผิดปกติของไมโตคอนเดรีย: การตรวจภูมิคุ้มกันเนื้อเยื่อแสดงให้เห็นการแตกตัวและการสูญเสียการติดฉลาก Tom20 ใน PRPC ที่ถูกปลูกถ่าย และระดับ 4-HNE ที่สูงขึ้นบ่งชี้ถึงความเสียหายจากออกซิเดชัน
• บทบาทของไมโครเกลีย: ในบริเวณที่ปลูกถ่าย กิจกรรมของเซลล์ไมโครเกลีย Iba1⁺ เพิ่มขึ้นเพื่อตอบสนองต่อการตายของ PRPC ซึ่งอาจทำให้เกิดการอักเสบในบริเวณนั้นรุนแรงขึ้นและนำไปสู่การสูญเสียเพิ่มเติม

ผลกระทบต่อการบำบัดด้วยเซลล์

ผลการวิจัยเหล่านี้ได้เปลี่ยนแนวคิดเดิม: เพื่อเพิ่มการฝัง PRPC จำเป็นต้องไม่เพียงแต่ยับยั้งการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันเท่านั้น แต่ยังต้องสนับสนุนการเผาผลาญพลังงานของเซลล์ผู้บริจาคด้วย การแทรกแซงที่เป็นไปได้:

• “การฝึกก่อนการเผาผลาญ” เบื้องต้นของ PRPC ภายใต้สภาวะการเพาะเลี้ยงปกติที่ขอบของการโหลดภายใต้ความเครียด เพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นของไมโตคอนเดรีย
• ค็อกเทลของสารคงตัวของไมโตคอนเดรีย (โคเอนไซม์ Q₁₀, คาร์นิทีน) ในระหว่างและทันทีหลังการปลูกถ่าย
• การปรับเปลี่ยนสภาพแวดล้อมของจอประสาทตาในท้องถิ่น: การส่งมอบสารต้านอนุมูลอิสระหรือสารป้องกันไมโตคอนเดรียไปยังบริเวณการปลูกถ่าย

ข้อสรุปและแนวโน้มเชิงปฏิบัติ

• การปรับสภาพล่วงหน้าของกระบวนการเผาผลาญ: การปรับสภาพ PRPC ภายใต้สภาวะความเครียดจากการเผาผลาญที่ไม่รุนแรงก่อนการปลูกถ่ายเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่น
• การส่งมอบแบบนั่งร้าน: การใช้เมทริกซ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าเซลล์ผู้บริจาคจะเปลี่ยนผ่านจากอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีคุณค่าไปสู่สภาพแวดล้อมของเรตินาอย่างค่อยเป็นค่อยไป
• การสนับสนุนทางโภชนาการ: การส่งมอบสารต้านอนุมูลอิสระหรือสารตั้งต้นในการหายใจของไมโตคอนเดรียร่วมกับ PRPC

“เราต่อสู้กับภูมิคุ้มกันมาอย่างยาวนาน แต่บัดนี้ชัดเจนแล้วว่า หากไม่แก้ไขปัญหาช็อกจากการเผาผลาญ การปลูกถ่ายก็อาจต้องประสบกับความตายก่อนวัยอันควร” Raghavi Sudharsan กล่าวสรุป

งานวิจัยดังกล่าวได้รับการสนับสนุนจากสถาบันโรคตาแห่งชาติ ซึ่งจะปูทางไปสู่การบำบัดด้วยเซลล์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เพื่อฟื้นฟูการมองเห็นให้กับผู้ป่วยโรคจอประสาทตาเสื่อม