Endothelium
a szaruhártya endothelium alkotja a szaruhártya legbelső rétegét, elválasztva a szem elülső kamrájában lévő vizes humortól (ábra. 61.1). Az endothelium egyetlen rétegből (kb. 4) álló laphámsejtekből áll, amelyeket az ionpumpák, például a Na+/K+/ATPáz és a szűk csomópontú fehérje, például a ZO-1 kifejezett expressziója jellemez (61.1.táblázat). Ez a réteg gátként szolgál a szaruhártya megfelelő dehidratációs állapotának fenntartásához egy szivattyú-szivárgás mechanizmuson keresztül .
a szaruhártya endothel sejtjeinek (CEC) elvesztése vagy diszfunkciója felesleges folyadékfelhalmozódást okoz a szaruhártyában, ami progresszív duzzanatot, stromális disorganizációt, csökkent átláthatóságot és látásromlást eredményez . A szaruhártya endothel elvesztésének és diszfunkciójának vezető okai az endothel dystrophia, trauma/műtét vagy krónikus elülső uveitis. Fuchs endothel Cornea dystrophia és veleszületett örökletes endothel dystrophia az egyik leggyakoribb cornea endothel dystrophia, amelyet genetikai mutációk és potenciális környezeti tényezők okoznak . Az endothel dystrophia másik gyakori oka, a pseudophakic bullous keratopathia, az endothelium károsodása okozza a szürkehályog műtét során. A cukorbetegség és az öregedés szintén jelentős kockázati tényezők a szaruhártya endothel elvesztéséhez.
a proliferációval javítható hámsejtekkel ellentétben a felnőtt CEC-k korlátozott proliferációs kapacitással rendelkeznek. Ehelyett az endothel sejtek hajlamosak megjavulni a sérülés területe és a szomszédos sejtek megnagyobbodása felé csúszva. Bár ez a mechanizmus fenntartja a szaruhártya endothel gátját sérülés után, csökkenti az endothel sejtek sűrűségét, és megváltoztatja hatszögletű morfológiájukat és szivattyúzási kapacitásukat. Amikor a sejtsűrűség csökkenése eléri az 500-1000 sejt/mm2 vagy annál kisebb tartományt, az egyetlen rendelkezésre álló terápiás lehetőség a részleges vagy teljes szaruhártya-transzplantáció . Jelenleg az endoteliális veszteség szaruhártya-transzplantációja az Egyesült Államokban végzett összes szaruhártya-transzplantáció 60% – át teszi ki .
a fent leírt szaruhártya-szöveti donorhiány leküzdése érdekében a kezdeti erőfeszítések az elsődleges CEC izolálására és ex vivo expanziójára összpontosítottak. Az emberi CEC-ek első sikeres kultúrájáról 1965-ben számoltak be . Azóta számos módosítást fejlesztettek ki az izolációs technikákban, az extracelluláris mátrix szubsztrátokban és a táptalajokban, hogy leküzdjék a sejtek korlátozott szaporodási képességét és a CEC fenotípus elvesztését a tenyészetben . Például, Okumura et al. megvizsgálta a különböző laminin izoformák expresszióját a szaruhártyában, és azonosította a laminin-511 és 521-et, mint a felnőtt DM domináns lamininformáit . Ezt a két laminint használva szubsztrátként az emberi CEC-K in vitro tenyésztéséhez, sikerült jelentősen javítani a CEC-k kötődését, túlélését és terjeszkedését . Más csoportok megpróbálták tenyészteni az emberi CEC–ket az emberi donorból származó DMs-en szubsztrátként. Ennek a megközelítésnek az az előnye, hogy utánozza az in vivo szaruhártya környezetet a megfelelő CEC karbantartás és növekedés elérése érdekében . A DM fontosságát a CEC terjeszkedésének támogatásában egy nemrégiben végzett tanulmány is megerősítette nyúl szaruhártya endothel sérülési modell. Ezzel bebizonyosodott, hogy a DM hiánya rontja a natív CEC migrációt és a szaruhártya regenerálódását .
az előnyök ellenére az állványok használata megnehezíti a szaruhártyába történő bejutást, ami bonyolult műtéti eljárásokat igényel. Sokkal egyszerűbb megközelítés lenne a CEC-k cellás szuszpenzióban történő szállítása. A sejtek szuszpenzióban történő befecskendezése egyszerűbb gyártási módszereket tesz lehetővé, és elméletileg kevésbé invazív . Ez a megközelítés azonban növeli az injektált sejtek eltávolításának kockázatát a vizes humor áramlásával, korlátozva a sejtek túlélését és a szaruhártya beültetését. A sejtszuszpenziók szaruhártya endotheliumba történő bejuttatásának javítására kifejlesztett két módszer magában foglalja a mágneses mező által irányított bejuttatást és a sejtek kőzetgátlóval történő befecskendezését. A mágneses cellák szállításához a CEC-ket mágneses részecskékkel jelölik, és egy külső mágnes segítségével a hátsó szaruhártya felületén a megfelelő helyre szállítják . Egy közelmúltbeli példában a CEC-ket szuperparamágneses nanorészecskékkel jelölték meg, és CEC sérüléssel rendelkező felnőtt nyulak elülső szemkamrájába injektálták. A natív CEC-hez hasonlóan az injektált sejtek egyréteget képeztek, és helyreállították a szaruhártya átlátszóságát káros hatások nélkül . Alternatív megoldásként Okumura et al. használt coinjection CEC a ROCK inhibitor Y27632, hogy fokozza CEC túlélés és proliferáció. Ez a megközelítés a sejtek jobb beültetését és a szaruhártya átlátszóságának jobb helyreállítását eredményezte a szaruhártya sérülésének nyúlmodelljében . Ezeket a jótékony hatásokat a cornea endothel dystrophia majommodelljében igazolták, ami humán klinikai vizsgálatok megkezdéséhez vezetett. 2018-ban ugyanez a csoport 11 bullous keratopathiában szenvedő betegnél jelentette be a CEC transzplantációjának eredményeit KŐZETGÁTLÓVAL kombinálva; a kezelt betegek több mint 80% – ánál a szaruhártya vastagságának helyreállítása és a látásélesség javulása 24 héttel a kezelés után . Ez a tanulmány szolgáltatta az első klinikai bizonyítékot arra, hogy a művelt humán CEC minimálisan invazív transzplantációja új terápiás lehetőségként használható a szaruhártya endothel diszfunkciójának kezelésére. Ugyanakkor kérdéseket vetett fel e megközelítés jövőbeli fejlődésével kapcsolatban. Ezek közé tartozik a megfelelő donor korhatár meghatározása a kiváló minőségű transzplantálható CEC előállításához, a KŐZETGÁTLÓK mechanikus hozzájárulása a klinikai eredményekhez, a sejtek pontos adagolása a hatékonyság és a biztonságosság egyensúlya érdekében, valamint a transzplantáció után szállított sejtek sorsának nyomon követésére szolgáló eszköz kifejlesztése . Ezenkívül a kiváló minőségű donor CEC-k korlátozott rendelkezésre állása és a sejtek korlátozott kapacitása az in vitro terjeszkedésre szünetelteti néhány jelentős kihívást ennek a megközelítésnek a klinikai fordításában.
emiatt számos csoport próbált CEC-szerű sejteket generálni alternatív őssejtforrásokból, például MSC-kből, bőrből származó sejtekből, szaruhártya stromális sejtekből és PSC-kből . Ezek a tanulmányok a CEC embrionális fejlődésének jelenlegi megértését alkalmazták azáltal, hogy izolálták a feltételezett CEC progenitor populációkat, például az NCC-ket az elsődleges sejtektől, és differenciálták őket érettebb CEC-szerű sejtekké. Például a cornea stroma sejteket és a bőrből származó, NCC-t tartalmazó prekurzorokat izoláltuk és tenyésztettük retinoinsav és GSK 3 ++ inhibitor (Wnt jelátviteli út aktivátor) jelenlétében, hogy CEC-szerű sejteket indukáljunk. Ezek a sejtek a Pitx2, az elülső szem szegmens kialakulásának kulcsfontosságú transzkripciós faktora, valamint az Atp1a1 és a Cdh2 CEC markerek upregulációját mutatták. Fontos, hogy a sejtek a CEC-k funkcionális jellemzőit mutatták, például a szivattyú működését. Amikor a sejteket kollagénlemezt hordozóként ültették át, helyreállították a látást a keratopathia nyúl modelljében . Hasonló megközelítést alkalmazva, Shen et al. differenciált bőr eredetű prekurzorok a b4g12-vel, egy halhatatlanná vált emberi CEC-vonallal történő kokultálással. A differenciálódást követő 1 héten belül a sejtek a tipikus CEC markerek markáns expresszióját mutatták. Ezeknek a sejteknek a transzplantációja a szaruhártya vastagságának és átlátszóságának sikeres helyreállítását eredményezte mind a nyúl, mind a majom cornea endothel dystrophia modelljeiben .
az NCC-k in vitro is előállíthatók a PSC-kből, korlátlan és bővíthető sejtforrást kínálva klinikai alkalmazás céljából. Zhang et al. beszámolt az emberi Esc-k differenciálódásáról periokuláris mesenchymális prekurzor sejtek (POMPs), az NCC egyik altípusa, transzwell-kokultúrával humán szaruhártya-stromális sejtekkel. Ezeket az indukált pompákat a lencse hámsejtjeiből származó kondicionált közegben tenyésztették, és a differenciálódást a tipikus CEC markerek, például az N-Cadherin, a FoxC1 és a PITX2 génexpressziójának tesztelésével igazolták. A CEC-szerű sejtek dúsításához a sejteket ezután szétválogatták és egy decellularizált sertés szaruhártya-mátrixra vetették, majd sikeres transzplantációt és a szaruhártya-javítás indukcióját a szaruhártya-dystrophia nyúlmodelljévé tették .
a dekellularizált szaruhártyákból származó xenogén anyag használatának elkerülése érdekében a legújabb megközelítések kis molekulájú vegyületeket és xeno-mentes növekedési faktorokat alkalmaznak a CEC-sejtek sorsának kiváltására. Például számos csoport kimutatta a PSC-k differenciálódását az NCC-khez a TGF-gátlást követően . Ezeket az NCC-ket ezután pdgf-BB-t és Dkk2-t tartalmazó közegben tenyésztették, ami arra késztette a sejteket, hogy megszerezzék a CEC sejtek hatszögletű megjelenését és expresszálják a molekuláris markereket . Fontos, hogy a sejtek kollagént rakhatnak le, ami in vitro generált DM-t generál, és a szaruhártya endothel pumpájának főbb komponenseit, például Na+K+ATPasea1-et expresszálhatják . Bár ígéretes, ezeknek a PSC-ből származó CEC-szerű sejteknek a funkcionális aspektusa további vizsgálatot vár. Néhány kritikus jövőbeli kérdés magában foglalja ezeknek a PSC-eredetű CEC-szerű sejteknek a szivárgó gátként való működését és a szaruhártya kiszáradási állapotának fenntartását, valamint in vivo terápiás potenciáljuk feltárását.