Bakit Hindi Naaabot ng 100% ang Survival ng Cell ng Photoreceptor: Naipaliliwanag ang Mga Pangunahing Mekanismo

Natuklasan ng mga siyentipiko mula sa Unibersidad ng Pennsylvania, na pinamumunuan ni Raghavi Sudharsan, kung bakit humigit-kumulang 70% ng mga na-transplant na photosensory progenitor cells (PRPC) mula sa induced pluripotent stem cell ay namamatay sa loob ng unang ilang araw pagkatapos ng paglipat sa retina. Ang kanilang trabaho, na inilathala sa Stem Cell Research & Therapy, ay tumutukoy sa metabolic stress sa mga donor cell bilang pangunahing salarin sa likod ng maagang pagkawala.

Mga kinakailangan

Ang paglipat ng mga PRPC ay itinuturing na isang promising na diskarte para sa mga progresibong degenerative na sakit ng retina (retinitis pigmentosa, macular degeneration). Gayunpaman, nililimitahan ng mababang survival rate ng mga donor cell ang bisa ng therapy. Hanggang ngayon, ang pangunahing pokus ay sa pagsugpo sa immune response, ngunit kahit na may malawak na immunosuppression, ang mga pagkalugi ay nanatiling sakuna.

Disenyo at pamamaraan

1. Mga modelo:

   • Ang mga malulusog na aso at retinitis pigmentosa model na aso ay nakatanggap ng mga subretinal na iniksyon ng mga PRPC na may fluorescently na may label.

2. Survival Estimate:

   • Naitala ng Fluorescein angiography at optical coherence tomography (OCT) ang dami ng mga transplanted cell sa unang araw, sa ika-3 at sa ika-7 araw.

3. Single cell transcriptomics (scRNA-seq):

   • Ang mga PRPC ay nakahiwalay mula sa mga retinal na site sa araw na 3 at ang pagpapahayag ng mga gene na nauugnay sa metabolismo at apoptosis ay nasuri.

4. Immunohistochemistry:

   • Ang mga oxidative stress marker (4-HNE), mitochondrial status (Tom20), at microglial activation (Iba1) ay nasuri sa lugar ng transplant.

Mga Pangunahing Resulta

• Napakalaking pagkawala ng cell: humigit-kumulang 70% ng mga PRPC ang nawala sa ika-7 araw sa parehong malusog at lumalalang retina sa kabila ng immunosuppression.
• Metabolic stress: Ang scRNA-seq ay nagsiwalat ng isang dramatikong pagbaba sa pagpapahayag ng mga oxidative phosphorylation genes (CYCS, COX4I1) at isang pagtaas sa transkripsyon ng mga apoptotic marker (BAX, CASP3).
• Dysfunction ng mitochondrial: Ang immunohistochemistry ay nagpakita ng pagkapira-piraso at pagkawala ng pag-label ng Tom20 sa mga transplanted PRPC, at ang mataas na antas ng 4-HNE ay nagpahiwatig ng pagkasira ng oxidative.
• Tungkulin ng microglia: Sa lugar ng transplant, tumaas ang aktibidad ng microglial cell ng Iba1⁺ bilang tugon sa pagkamatay ng mga PRPC, na maaaring magpalala ng lokal na pamamaga at mag-ambag sa karagdagang pagkalugi.

Mga implikasyon para sa mga cell therapy

Binago ng mga natuklasang ito ang paradigm: upang madagdagan ang engraftment ng mga PRPC, kinakailangan hindi lamang upang sugpuin ang immune response, kundi pati na rin upang suportahan ang metabolismo ng enerhiya ng mga selula ng donor. Mga posibleng interbensyon:

• Preliminary "metabolic pre-training" ng mga PRPC sa ilalim ng normal na kundisyon ng kultura sa gilid ng substress loading upang mapahusay ang kanilang mitochondrial resilience.
• Mga cocktail ng mitochondrial stabilizer (coenzyme Q₁₀, carnitine) habang at kaagad pagkatapos ng paglipat.
• Modulasyon ng lokal na retinal microenvironment: paghahatid ng mga antioxidant o mitochondrial protectors sa lugar ng paglipat.

Mga praktikal na konklusyon at prospect

• Metabolic preconditioning: pag-conditioning ng mga PRPC sa ilalim ng banayad na metabolic stress na kondisyon bago ang paglipat upang mapahusay ang kanilang katatagan.
• Paghahatid ng scaffold: ang paggamit ng mga biodegradable na matrice na nagsisiguro sa unti-unting paglipat ng mga donor cell mula sa isang rich culture medium patungo sa retinal na kapaligiran.
• Suporta sa nutrisyon: paghahatid ng mga antioxidant o mitochondrial respiration substrates kasabay ng mga PRPC.

"Matagal na nating nilalabanan ang immune barrier, ngunit ngayon ay malinaw na nang hindi nalulutas ang problema ng metabolic shock, ang mga transplant ay napapahamak sa maagang kamatayan," pagtatapos ni Raghavi Sudharsan.

Ang gawain, na sinusuportahan ng National Eye Institute, ay nagbibigay daan para sa mas mabubuhay na mga therapy sa cell upang maibalik ang paningin sa mga pasyente na may mga degenerative retinal disease.