«На клеточном уровне рыбки данио и человеческие глаза удивительно похожи», — говорит Джеффри Мамм, доктор философии, доцент офтальмологии Медицинской школы Университета Джонса Хопкинса. Фактически, глаза и человека, и рыбок данио содержат глию Мюллера, «индуцибельный» тип стволовых клеток, который придает рыбкам данио их замечательные регенеративные способности.В отчете об их экспериментах, опубликованном в апреле 2017 года в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи говорят, что они нашли доказательства того, что микроглия, тип клеток, обнаруженный в большинстве врожденных иммунных систем позвонков, влияет на регенеративный ответ глии Мюллера и может быть использован. для ускорения роста новой ткани в сетчатке.
Для исследования исследователи создали модель дегенеративного заболевания сетчатки у человека, пигментного ретинита, у рыбок данио, включив ген специализированного фермента в стержневые клетки сетчатки рыб. Фермент обладает новой способностью превращать химическое вещество, метронидазол, в токсин, что позволяет исследователям выборочно уничтожать экспрессирующие его клетки.
После инициирования потери фоторецепторов в сетчатке рыб исследователи наблюдали за реакцией иммунной системы, отслеживая активность трех типов флуоресцентно меченных иммунных клеток в глазу и вокруг него: нейтрофилов, микроглии и периферических макрофагов. Они смогли проследить активность иммунных клеток с помощью покадровой трехмерной микроскопии сетчатки рыб и обнаружили, что нейтрофилы, тип иммунных клеток, которые обычно первыми реагируют на повреждение тканей, в значительной степени не реагируют на смерть фоторецепторов.Они также заметили, что периферические макрофаги ощущают повреждение, но не могут проникнуть через гемато-ретинальный барьер для доступа к умирающим клеткам. Исследователи обнаружили, что микроглия была единственными клетками, способными как реагировать на травму, так и достигать поврежденных клеток.
«Мы могли видеть, что периферические макрофаги хотели что-то сделать, но не могли получить доступ. Нейтрофилы даже не заметили, что что-то произошло, но микроглия была в нужном месте в нужное время», — говорит Мумм.Основываясь на доказательствах того, что микроглия участвовала во время травмы, исследователи провели тесты на рыбках данио со специализированным ферментом, включенным как в палочковые, так и в микроглиальные клетки, удалив оба типа клеток, чтобы выяснить, какую роль микроглия играет во время регенерации. Они обнаружили, что когда микроглия также была потеряна, глия Мюллера почти не проявляла регенеративной активности после трех дней восстановления, по сравнению с примерно 75% регенерацией в контрольной популяции.
Затем они использовали противовоспалительный препарат, дексаметазон, чтобы посмотреть, могут ли они ускорить регенерацию в ткани сетчатки рыбок данио. Мумм объясняет, что микроглия бывает двух форм — M1, которая связана с воспалением; и M2, что связано с ремонтом. Исследователи полагали, что, заставляя микроглию быстрее переходить от фазы 1 к фазе 2 с помощью препарата, они могут улучшить регенеративные способности рыбок данио.После использования фермента для гибели палочек у рыб исследователи добавили в воду противовоспалительное лекарство, чтобы снизить реактивность микроглии.
Исследователи отметили 30-процентное увеличение регенерации сетчатки на 4-й день восстановления по сравнению с контрольной группой.Исследователи надеются, что, используя способность улучшать регенерацию у рыбок данио, они смогут лучше понять, как вызвать регенерацию в глазах человека, которые имеют многие из тех же механизмов для контроля регенеративного потенциала.«У людей есть эволюционный блок на нашей способности регенерировать определенные ткани», — говорит Мумм. «Но у людей все еще есть генетический аппарат, необходимый для регенерации ткани сетчатки, если мы сможем активировать и контролировать ее».Мумм предупреждает, что его команде удалось флуоресцентно пометить только три типа иммунных клеток. «В этом процессе могут быть задействованы и другие врожденные иммунные клетки, которые мы не могли наблюдать», — говорит Дэвид Уайт, доктор философии, научный сотрудник Медицинской школы Университета Джона Хопкинса.
В будущем исследователи надеются улучшить свои методы визуализации, чтобы получить более полное представление о том, как иммунные клетки влияют на процесс регенерации.Среди других исследователей, участвовавших в этом исследовании, — Сумитра Сенгупта, Мира Саксена, Куигго Сю и Джастин Хейнс из Медицинской школы Университета Джона Хопкинса, а также Дин Дин и Хонгкай Джу из Университета Джона Хопкинса.Финансирование этого исследования было предоставлено Национальным институтом глаз (R01EY022810) и Национальным центром развития трансляционных наук (R41TR000945).На стоимость продуктов Luminomics могут повлиять результаты этого исследования.
Доктор Мамм — основатель Luminomics. Также супруга доктора Мамма, доктор Мира Саксена, владеет акциями Luminomics.
Это соглашение было рассмотрено и одобрено Университетом Джона Хопкинса в соответствии с его политикой в ??отношении конфликта интересов.