Здоровье по Дарвину: Почему мы болеем и как это связано с эволюцией - Джереми Тейлор

Однажды вечером в 2012 году Дэвид с женой услышали в новостях BBC интервью с Джеймсом Бейнбриджем, который сообщил о том, что они набирают пациентов с болезнью Штаргардта для испытания нового метода лечения стволовыми клетками. В тот же день они отправили электронное письмо в Глазную клинику Мурфилдс, и вскоре Дэвида пригласили приехать в Лондон для прохождения комплекса тестов, чтобы определить, подходит ли он для испытаний. Сам Бейнбридж руководит европейской частью международной программы клинических испытаний, организованной и спонсируемой массачусетской биотехнологической компанией Advanced Cell Technology. Исследователи из этой компании усовершенствовали технику выделения человеческих эмбриональных стволовых клеток из пяти– или шестидневных эмбрионов и научились индуцировать их дифференциацию в клетки – предшественники пигментного эпителия сетчатки (ПЭС), клеточного слоя, который расположен под фоторецепторами и обеспечивает их снабжение питательными веществами и удаление продуктов жизнедеятельности. Эти исследования находятся еще на очень ранних стадиях, и ученые пока не умеют вводить стволовые клетки в глаз и запускать их дифференциацию в клетки – предшественники ПЭС непосредственно на месте. На сегодняшний день установлено, что наилучшие результаты дает введение суспензии клеток ПЭС, которые полностью дифференцированы, но еще не в полной мере пигментированы. Резидентные клетки сетчатки, кажется, могут помочь таким клеткам завершить процесс созревания и успешно интегрироваться в ПЭС с образованием функциональных межклеточных связей. Таким образом, в первой фазе испытаний на людях тестировалась безопасность и эффективность введения 50 тысяч, а затем 100 тысяч донорских клеток в сетчатку добровольцев, страдающих возрастной макулярной дегенерацией и болезнью Штаргардта.

Но почему исследователи вводят клетки пигментного эпителия сетчатки пациентам, чье заболевание связано с потерей фоторецепторов? Бейнбридж объясняет, что болезнь Штаргардта имеет сложный патогенез. В ее возникновении повинен дефектный ген фоторецепторов. Он не мешает их работе, но заставляет фоторецепторы выбрасывать большие количества липофусцина – остатков старых и поврежденных компонентов фоторецепторных клеток – непосредственно в пигментный эпителий сетчатки. Поскольку липофусцин нерастворим в воде и не расщепляется, он накаливается в ПЭС и, будучи к тому же довольно токсичным, вызывает дегенерацию клеток ПЭС. В результате ПЭС начинает все хуже выполнять свою работу по метаболической поддержке фоторецепторов, которые, в свою очередь, также начинают погибать. Так возникает порочный круг: дисфункция – деградация.

В идеале наилучшим решением было бы использовать генную терапию, а именно при помощи вирусных векторов ввести в ядра фоторецепторов нормальный вариант гена ABCA4, другими словами – «заразить» фоторецепторы вирусом, который заменит дефектный ген в его геноме на здоровый. К сожалению, ген ABCA4 является слишком большим для этой технологии, поэтому ученые решили сосредоточить внимание на стволовых клетках. Но на каких клетках? Создавать новые фоторецепторы, не трогая поврежденный слой ПЭС, – напрасный труд, а если пытаться восстановить поврежденный пигментный эпителий за счет поставки свежих клеток-предшественников, не трогая при этом дефектные фоторецепторы, можно получить лишь временный эффект. Поскольку в настоящее время исследователи не могут исправить сразу то и другое, они выбрали второй вариант. Целью первых испытаний было проверить работоспособность этого подхода на практике; однако, вместо того чтобы вводить клетки – предшественники ПЭС в область макулы, где из-за гибели всех фоторецепторов их благотворный эффект был бы не виден, они выбрали участок в периферической части сетчатки, где бóльшая часть клеток ПЭС погибла, но популяция фоторецепторов в значительной степени еще сохранилась.

Как сообщает Ханна Уолтерс в журнале The Scientist, первые испытания были проведены под руководством Стивена Шварца в Институте офтальмологии Джулса Стейна Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Сначала исследователи индуцировали превращение человеческих эмбриональных стволовых клеток в ранние клетки – предшественники костной и нервной ткани, которые затем дифференцировались в клетки ПЭС с вероятностью более 99 процентов. Примерно 50 тысяч таких клеток были введены под сетчатку двум пациентам: женщине далеко за семьдесят с сухой макулодистрофией и женщине средних лет с болезнью Штаргардта (обе с официально признанной слепотой). Имплантированные клетки прижились, и пациентки сообщили о некотором улучшении зрения, хотя исследователи не могут полностью исключить эффект плацебо. В прессу просочилась информация об этих пациентках. Обе они живут в Южной Калифорнии; одна из них – 51-летняя художница из Лос-Анджелеса, другая – 78-летняя пенсионерка из Лагуна-бич. Согласно статье в Washington Post, опубликованной в январе 2012 года, художница так описала журналисту свое состояние: «Однажды утром я проснулась и открыла сначала один глаз, а потом другой. Разница была удивительной! Напротив моей кровати у противоположной стены стоит деревянный шкаф с резьбой. Я посмотрела на него прооперированным глазом и увидела все мелкие детали! Тогда я принялась рассматривать все вокруг. Это было похоже на то, как если бы мне вставили новый здоровый глаз!» Теперь она может видеть символы на таблице для проверки зрения, вдевать нитку в иголку и различать цвета. Ее зрение начало ухудшаться в возрасте двадцати лет из-за болезни Штаргардта. Она потеряла бóльшую часть центрального зрения, перестала узнавать знакомые лица, не могла смотреть телевизор. Теперь ее зрение восстановилось достаточно для того, чтобы она снова смогла кататься на велосипеде.

Вторая женщина, более старшего возраста, представившаяся журналистам как Сью Фриман, страдала от прогрессирующей макулярной дегенерации. В последнее время она перестала различать даже лица членов семьи. «Разумеется, я не могла водить машину. Я перестала ходить в магазины, потому что не видела ни ценники, ни этикетки. Я не могла устроиться на работу, потому что не могла читать. У меня разрушалось не только зрение – рушилась вся моя жизнь». Через шесть недель после операции она начала замечать изменения. «Я сказала мужу: "Все вокруг будто бы стало ярче. Я не знаю, может быть, это мое воображение, но мне кажется, что я стала лучше видеть". В конце концов, она попросила мужа отвезти ее в торговый центр для «испытательного шопинга». «Он очень боялся за меня, но все прошло прекрасно!» – заключает свой рассказ Сью. Она начала читать, готовить еду и даже стала видеть время на своих наручных часах.

Операция по трансплантации Дэвиду Ли была проведена как раз в то время, когда Лондон принимал Олимпийские игры. Придя в сознание, он увидел у кровати всю свою семью и Джеймса Бейнбриджа. Чтобы избежать смещения введенных клеток, ему пришлось неподвижно пролежать на спине девять часов. «Я пришел в себя в час ночи и услышал гром фейерверков с церемонии открытия Олимпийских игр. Весь Лондон гудел, все были счастливы – и я был счастлив тоже», – вспоминает он. Дэвид не питает наивных надежд на чудесное восстановление зрения, хотя, по его субъективной оценке яркости цветных точек во время послеоперационного тестирования, определенные улучшения есть. Будучи увлеченным спортивным фанатом, теперь он может следить за ходом футбольного матча, если садится очень близко к телеэкрану. Вместе с двумя друзьями он занимается бегом – они надевают яркие куртки и бегут впереди него, показывая безопасный путь. Помня о том, что болезнь Штаргардта имеет генетические корни, Дэвид с женой регулярно проверяют своих детей у офтальмолога и очень надеются, что добровольный вклад Дэвида в науку поможет уже в ближайшем будущем разработать эффективный метод лечения с использованием стволовых клеток.

Эксперимент Эираку и Сасаи по выращиванию «глаза в пробирке» открывает захватывающую перспективу: не исключено, что в скором времени исследователи, такие как Бейнбридж, научатся выращивать в пробирках целые листы клеток пигментного эпителия сетчатки, чтобы трансплантировать их своим пациентам. Да, само хирургическое вмешательство при этом станет более сложным, поскольку для введения трансплантата в сетчатке придется делать отверстие большего размера и субстрат, на котором выращиваются клетки, должен быть проницаемым для питательных веществ и метаболитов. Но это обещает обеспечить более полноценное обновление пигментного эпителия сетчатки – благодаря замене всего леса, а не отдельных деревьев. И возможно, это только начало. «Удивительно, что такой сложнейший орган, как глаз, обладает столь уникальными способностями к самоорганизации, – говорит Бейнбридж. – Работа японских исследователей является настоящим прорывом, поскольку она наглядно показала нам имманентную способность недифференцированных клеток самостоятельно организовываться в очень сложные ткани и даже целые органы. Очень вероятно, что в скором времени мы научимся применять протокол Эираку в клинических условиях и начнем выращивать все разнообразие клеток глаза – клетки Мюллера, биполярные и глиальные клетки, фоторецепторы и клетки ПЭС – из единого набора недифференцированных стволовых клеток. Тогда наша конечная цель – полная регенерация сетчатки – станет вполне достижимой».