Mengapa Survival Sel Fotoreseptor Tidak Mencapai 100%: Mekanisme Utama Dijelaskan

Para saintis dari Universiti Pennsylvania, yang diketuai oleh Raghavi Sudharsan, telah menemui mengapa kira-kira 70% sel progenitor fotosensori yang dipindahkan (PRPC) daripada sel stem pluripoten teraruh mati dalam beberapa hari pertama selepas pemindahan ke dalam retina. Kerja mereka, yang diterbitkan dalam Penyelidikan & Terapi Sel Stem, menunjukkan tekanan metabolik dalam sel penderma sebagai punca utama di sebalik kehilangan awal.

Prasyarat

Pemindahan PRPC dianggap sebagai pendekatan yang menjanjikan untuk penyakit degeneratif progresif retina (retinitis pigmentosa, degenerasi makula). Walau bagaimanapun, kadar kelangsungan hidup sel penderma yang rendah mengehadkan keberkesanan terapi. Sehingga kini, tumpuan utama adalah untuk menindas tindak balas imun, tetapi walaupun dengan imunosupresi yang meluas, kerugian kekal menjadi bencana.

Reka bentuk dan kaedah

1. Model:

   • Anjing yang sihat dan anjing model retinitis pigmentosa menerima suntikan subretinal PRPC berlabel pendarfluor.

2. Anggaran Kemandirian:

   • Angiografi fluorescein dan tomografi koheren optik (OCT) merekodkan jumlah sel yang dipindahkan pada hari pertama, pada hari ke-3 dan pada hari ke-7.

3. Transkriptomi sel tunggal (scRNA-seq):

   • PRPC telah diasingkan dari tapak retina pada hari ke-3 dan ekspresi gen yang berkaitan dengan metabolisme dan apoptosis dianalisis.

4. Imunohistokimia:

   • Penanda tekanan oksidatif (4-HNE), status mitokondria (Tom20), dan pengaktifan mikroglial (Iba1) dinilai di kawasan pemindahan.

Keputusan Utama

• Kehilangan sel secara besar-besaran: kira-kira 70% PRPC hilang pada hari ke-7 dalam kedua-dua retina yang sihat dan merosot walaupun imunosupresi.
• Tekanan metabolik: scRNA-seq mendedahkan penurunan dramatik dalam ekspresi gen fosforilasi oksidatif (CYCS, COX4I1) dan peningkatan dalam transkripsi penanda apoptosis (BAX, CASP3).
• Disfungsi mitokondria: Imunohistokimia menunjukkan pemecahan dan kehilangan pelabelan Tom20 dalam PRPC yang dipindahkan, dan paras 4-HNE yang tinggi menunjukkan kerosakan oksidatif.
• Peranan mikroglia: Di kawasan pemindahan, aktiviti sel mikroglial Iba1⁺ meningkat sebagai tindak balas kepada kematian PRPC, yang boleh memburukkan lagi keradangan tempatan dan menyumbang kepada kerugian selanjutnya.

Implikasi untuk terapi sel

Penemuan ini mengubah paradigma: untuk meningkatkan engraftment PRPC, bukan sahaja perlu untuk menekan tindak balas imun, tetapi juga untuk menyokong metabolisme tenaga sel penderma. Intervensi yang mungkin:

• "Pra-latihan metabolik" awal PRPC di bawah keadaan kultur normal di pinggir pemuatan substress untuk meningkatkan daya tahan mitokondria mereka.
• Koktel penstabil mitokondria (koenzim Q₁₀, karnitin) semasa dan sejurus selepas pemindahan.
• Modulasi persekitaran mikro retina tempatan: penghantaran antioksidan atau pelindung mitokondria ke kawasan pemindahan.

Kesimpulan dan prospek praktikal

• Prasyarat metabolik: menyejukkan PRPC di bawah keadaan tekanan metabolik ringan sebelum pemindahan untuk meningkatkan daya tahannya.
• Penghantaran perancah: penggunaan matriks terbiodegradasi yang memastikan peralihan beransur-ansur sel penderma daripada medium kultur yang kaya ke dalam persekitaran retina.
• Sokongan pemakanan: penghantaran antioksidan atau substrat respirasi mitokondria bersama-sama dengan PRPC.

"Kami telah lama melawan hanya halangan imun, tetapi kini jelas bahawa tanpa menyelesaikan masalah kejutan metabolik, pemindahan ditakdirkan untuk kematian awal," simpul Raghavi Sudharsan.

Kerja itu, disokong oleh Institut Mata Kebangsaan, membuka jalan untuk terapi sel yang lebih berdaya maju untuk memulihkan penglihatan pada pesakit dengan penyakit retina degeneratif.