RU2730937C1 - Method of transplantation of retinal pigment epithelium (rpe) cells differentiated from induced human pluripotent stem cells, with retinal pigment epithelium atrophy - Google Patents

Method of transplantation of retinal pigment epithelium (rpe) cells differentiated from induced human pluripotent stem cells, with retinal pigment epithelium atrophy Download PDF

Info

Publication number
RU2730937C1
RU2730937C1 RU2019135075A RU2019135075A RU2730937C1 RU 2730937 C1 RU2730937 C1 RU 2730937C1 RU 2019135075 A RU2019135075 A RU 2019135075A RU 2019135075 A RU2019135075 A RU 2019135075A RU 2730937 C1 RU2730937 C1 RU 2730937C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rpe
atrophy
pigment epithelium
retinal pigment
cells
Prior art date
Application number
RU2019135075A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Наталия Владимировна Нероева
Владимир Владимирович Нероев
Людмила Анатольевна Катаргина
Марина Владимировна Рябина
Павел Андреевич Илюхин
Асият Гисовна Кармокова
Оксана Арсеновна Лосанова
Артемий Михайлович Майбогин
Мария Андреевна Лагарькова
Артем Валерьевич Еремеев
Павел Петрович Лактионов
Анатолий Евгеньевич Харитонов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр глазных болезней имени Гельмгольца" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ГБ им. Гельмгольца" Миндрава России)
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины Федерального медико-биологического агентства" (ФГБУ ФНКЦ ФХМ ФМБА России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр глазных болезней имени Гельмгольца" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ГБ им. Гельмгольца" Миндрава России), Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины Федерального медико-биологического агентства" (ФГБУ ФНКЦ ФХМ ФМБА России) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр глазных болезней имени Гельмгольца" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ГБ им. Гельмгольца" Миндрава России)
Priority to RU2019135075A priority Critical patent/RU2730937C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2730937C1 publication Critical patent/RU2730937C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007Methods or devices for eye surgery

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: invention refers to medicine, namely to ophthalmology, and can be used for transplantation of cells of retinal pigment epithelium differentiated from induced pluripotent stem, at retinal pigment epithelium (RPE) atrophy in experiment on rabbits. Induced retinal detachment according to the area of RP atrophy and through a linear section of retina in the area of detachment is introduced subretinal induced pluripotent stem cells (IPSC) RPE, fixed in form of monolayer on substrate with thickness of 50 mcm, obtained by electrospinning and consisting of 50 % of nanofibres of hydrophilic polyurethane and 50 % of gelatin.EFFECT: method enables improving functional activity of the retina in eyes with RP atrophy, creating bases in the form of a substrate for providing adequate adhesion of RPE stem cells in a polarized monolayer, which will increase engraftment and functioning of IPSC-RPE.1 cl, 1 ex, 4 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для субретинальной трансплантации клеток ретинального пигментного эпителия (РПЭ), дифференцированных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека (далее - ИПСК-РПЭ), для лечения заболеваний сетчатки, сопровождающихся атрофией ретинального пигментного эпителия.The invention relates to medicine, namely to ophthalmology, and can be used for subretinal transplantation of retinal pigment epithelium (RPE) cells, differentiated from induced human pluripotent stem cells (hereinafter - iPSC-RPE), for the treatment of retinal diseases accompanied by atrophy of the retinal pigment epithelium ...

Многие формы заболеваний, угрожающих зрению, включая возрастную макулярную дегенерацию, вызваны дисфункцией, дегенерацией и потерей РПЭ. Варианты терапии для дегенеративных заболеваний сетчатки крайне ограничены, поэтому на современном этапе на экспериментальных моделях активно разрабатываются новые подходы для лечения данной группы офтальмологических болезней. В настоящее время, трансплантация ИПСК-РПЭ является одной из самых перспективных направлений, как в плане изучения молекулярных механизмов клеточных патологий в условиях персонифицированного подхода, так и разработки подходов к клеточной терапии различных дегенеративных заболеваний сетчатки [Rao, М., Gottesfeld, J.M. (2014) Introduction to thematic minireview series: Development of human therapeutics based on induced pluripotent stem cell (iPSC) technology, The Journal of Biological Chemistry, 289, 4553-4554.; A.E. Харитонов, A.B. Сурдина, О.С. Лебедева, А.Н. Богомазова, М.А. Лагарькова. Возможности использования плюрипотентных стволовых клеток для восстановления поврежденного пигментного эпителия сетчатки глаза. ACTA NATURAE | ТОМ 10 №3 (38) 2018].Many forms of vision-threatening diseases, including age-related macular degeneration, are caused by dysfunction, degeneration, and loss of RPE. The treatment options for degenerative diseases of the retina are extremely limited, therefore, at the present stage, new approaches are being actively developed on experimental models for the treatment of this group of ophthalmic diseases. Currently, transplantation of iPSC-RPE is one of the most promising areas, both in terms of studying the molecular mechanisms of cellular pathologies in a personalized approach, and developing approaches to cell therapy for various degenerative retinal diseases [Rao, M., Gottesfeld, J.M. (2014) Introduction to thematic minireview series: Development of human therapeutics based on induced pluripotent stem cell (iPSC) technology, The Journal of Biological Chemistry, 289, 4553-4554 .; A.E. Kharitonov, A.B. Surdina, O.S. Lebedeva, A.N. Bogomazova, M.A. Lagarkov. Possibilities of using pluripotent stem cells to restore damaged retinal pigment epithelium. ACTA NATURAE | VOLUME 10 No. 3 (38) 2018].

Известен способ, при котором дифференцированные ИПСК-РПЭ трансплантируют субретинально в форме суспензии клеток эквивалентом 50 тыс в глаза кроликов с индуцированной атрофией РПЭ. Предварительные результаты подтвердили безопасность этого подхода, однако данные об эффективности, включая функциональную интеграцию трансплантированных клеток, еще не были продемонстрированы [Petrus-Reurer S. et al. Integration of subretinal suspension transplants of human embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelial cells in a large-eyed model of geographic atrophy //Investigative ophthalmology & visual science. - 2017. - T. 58. - №. 2. - C. 1314-1322.]There is a method in which differentiated iPSC-RPE are transplanted subretinally in the form of a cell suspension equivalent to 50 thousand in the eyes of rabbits with induced RPE atrophy. Preliminary results have confirmed the safety of this approach, however, data on efficacy, including functional integration of transplanted cells, have not yet been demonstrated [Petrus-Reurer S. et al. Integration of subretinal suspension transplants of human embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelial cells in a large-eyed model of geographic atrophy // Investigative ophthalmology & visual science. - 2017. - T. 58. - No. 2. - C. 1314-1322.]

Трансплантация ИПСК-РПЭ в суспензионной форме широко применяется в связи с более облегченной техникой, но находится в невыгодном положении из-за плохого выживания клеток вследствие апоптоза, так как эти клетки не находят должной механической опоры. Трансплантация клеток РПЭ на субстрате обеспечивает анатомическую интеграцию и надежное выживание клеток. До сих пор активно ведется сравнение между двумя существующими способами трансплантации клеток РПЭ с точки зрения выживаемости клеток, анатомической и функциональной интеграции [Uebersax E.D., Grindstaff R.D., Defoe D.M. Survival of the retinal pigment epithelium in vitro: comparison of freshly isolated and subcultured cells // Exp. Eye Res. 2000. 70. (3). 381-390].Transplantation of iPSC-RPE in suspension form is widely used due to the lighter technique, but it is at a disadvantage due to poor cell survival due to apoptosis, since these cells do not find proper mechanical support. Transplantation of RPE cells on a substrate provides anatomical integration and reliable cell survival. Until now, there is an active comparison between the two existing methods of RPE cell transplantation in terms of cell survival, anatomical and functional integration [Uebersax E.D., Grindstaff R.D., Defoe D.M. Survival of the retinal pigment epithelium in vitro: comparison of freshly isolated and subcultured cells // Exp. Eye Res. 2000.70. (3). 381-390].

Известен способ трансплантации клеток РПЭ, дифференцированных из эмбриональных стволовых клеток человека (ЭСК-РПЭ), при котором в качестве каркаса используют ультратонкую и пористую полиимидную мембрану (PI), которую вместе с клетками трансплантировали в субретинальное пространство кроликов. Кролики находились под динамическим наблюдением в течение трех месяцев после оперативного вмешательства. По данным функциональных и морфологических методов исследования, несмотря на правильную локализацию PI, со временем наблюдалась потеря и отторжение трансплантированных клеток [Ilmarinen Т, Hiidenmaa H,

Figure 00000001
Nymark S, Sorkio A, Wang J-H, et al. (2015) Ultrathin Polyimide Membrane as Cell Carrier for Subretinal Transplantation of Human Embryonic Stem Cell Derived Retinal Pigment Epithelium. PLoS ONE 10(11): e0143669. doi:10.1371/joumal.pone.0143669]The known method of transplantation of RPE cells, differentiated from human embryonic stem cells (ESC-RPE), in which an ultrathin and porous polyimide membrane (PI) is used as a framework, which, together with the cells, was transplanted into the subretinal space of rabbits. The rabbits were under dynamic observation for three months after surgery. According to the data of functional and morphological research methods, despite the correct localization of PI, over time there was a loss and rejection of transplanted cells [Ilmarinen T, Hiidenmaa H,
Figure 00000001
Nymark S, Sorkio A, Wang JH, et al. (2015) Ultrathin Polyimide Membrane as Cell Carrier for Subretinal Transplantation of Human Embryonic Stem Cell Derived Retinal Pigment Epithelium. PLoS ONE 10 (11): e0143669. doi: 10.1371 / joumal.pone.0143669]

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является способ трансплантации ЭСК-РПЭ, при котором неабсорбируемый субстрат из парилена-С (CPCB-RPE1) с монослоем ЭСК-РПЭ имплантировали путем инъекции через склеротомический и ретинотомический разрез в субретинальное пространство юкатанских мини-свиней. Животных подвергали эвтаназии сразу после имплантации для изучения положения трансплантата. Хотя ультратонкие субстраты теоретически являются хорошими каркасами для субретинальной трансплантации благодаря их проницаемости, они чаще всего требуют сложных хирургических маневров, в последующем приводящих к интраоперационным и послеоперационным осложнениям [https://link.springer.com/article/10.1186/s40942-017-0095-6].The closest analogue of the present invention is a method of transplantation of ESC-RPE, in which a non-absorbable substrate from parylene-C (CPCB-RPE1) with a monolayer of ESC-RPE was implanted by injection through a sclerotomy and retinotomy incision into the subretinal space of Yucatan minipigs. The animals were euthanized immediately after implantation to study the position of the graft. Although ultra-thin substrates are theoretically good scaffolds for subretinal transplantation due to their permeability, they most often require complex surgical maneuvers, subsequently leading to intraoperative and postoperative complications [https://link.springer.com/article/10.1186/s40942-017-0095 -6].

Выбор субстрата является важным параметром для культивирования и успешной трансплантации клеток РПЭ. В настоящее время ведется поиск оптимального субстрата, имитирующего структурные и функциональные свойства мембраны Бруха, обеспечивающего основу для адгезии клеток РПЭ в поляризованном монослое, экономически выгодного и безопасного в использовании.The choice of substrate is an important parameter for the cultivation and successful transplantation of RPE cells. Currently, the search is underway for an optimal substrate that mimics the structural and functional properties of the Bruch membrane, which provides the basis for RPE cell adhesion in a polarized monolayer, which is cost-effective and safe to use.

Задачей изобретения является выбор оптимального субстрата для пересадки ИПСК-РПЭ и разработка техники их трансплантации в субретинальное пространство кроликов с моделью атрофии РПЭ.The objective of the invention is to select an optimal substrate for transplantation of iPSC-RPE and to develop a technique for their transplantation into the subretinal space of rabbits with a RPE atrophy model.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение функциональной активности сетчатки в глазах с атрофией РПЭ, создание основы в виде подложки для обеспечения адекватной адгезии клеток РПЭ, дифференцированных из плюрипотентных стволовых клеток человека, в поляризованном монослое, что в итоге увеличивает интеграционную способность и функционирование ИПСК-РПЭ.The technical result of the proposed invention is to increase the functional activity of the retina in eyes with RPE atrophy, to create a base in the form of a substrate to ensure adequate adhesion of RPE cells differentiated from human pluripotent stem cells in a polarized monolayer, which ultimately increases the integration capacity and functioning of iPSC-RPE.

Технический результат достигается за счет трансплантация ИПСК-РПЭ фиксированных в виде монослоя на подложке толщиной 50 мкм, полученной методом электроспиннинга и состоящей на 50% из нановолокон гидрофильного полиуретана и на 50% из желатина, в индуцированную соответственно зоне атрофии РПЭ отслойку сетчатки через ее линейный разрез.The technical result is achieved due to the transplantation of iPSC-RPEs fixed in the form of a monolayer on a substrate 50 μm thick, obtained by the electrospinning method and consisting of 50% hydrophilic polyurethane nanofibers and 50% of gelatin, into the retinal detachment induced, respectively, by the RPE atrophy zone through its linear incision ...

Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.

Кроликам с атрофией ретинального пигментного эпителия (РПЭ) индуцируют отслойку сетчатки соответственно зоне атрофии РПЭ. Через линейный разрез сетчатки в зоне отслойки вводят субретинально ИПСК-РПЭ, фиксированные в виде монослоя на подложке толщиной 50 мкм, полученной методом электроспиннинга и состоящей на 50% из нановолокон гидрофильного полиуретана и на 50% из желатина.In rabbits with atrophy of the retinal pigment epithelium (RPE), retinal detachment is induced corresponding to the RPE atrophy zone. Through a linear incision of the retina in the detachment zone, subretinal iPSC-RPE is injected, fixed in the form of a monolayer on a 50-μm-thick electrospinning substrate and consisting of 50% hydrophilic polyurethane nanofibers and 50% gelatin.

Подложка для фиксации в виде монослоя были получены методом электроспиннинга. Подложка на 50% состоит из нановолокон гидрофильного полиуретана и на 50% из желатина. Проведенные исследования показали, что при культивировании на данной подложке клетки способны к формированию монослоя, обладают хорошей скоростью роста, гексагональной морфологией и быстрым накоплением пигмента. Перед посевом на подложку, клетки культивировались в среде DMEM/F12 (ПанЭко) с добавлением 10% эмбриональной бычьей сыворотки (Gibco), 2% заменимых аминокислот (ПанЭко), 100-кратной добавки GlutaMAX (Gibco) и пенициллин/стрептопицина (50 ед/мл/50 мкг/мл) (ПанЭко) до достижения монослоя. Затем клетками засевали подложку из расчета 1:1 по площади (площадь флакона для культивирования к площади подложки, примерно 100000 кл/см2). Для посева на подложку клетки промывались раствором Хэнкса (ПанЭко), инкубировались 5-7 минут в 0,05% трипсина в ЭДТА (Gibco), и центрифугировались. Перед трансплантацией подложку переносили в пробирку типа эппендорф, отмывали от среды фосфатно-солевым раствором (ПанЭко). (ISO 7198:1998, "Cardiovascular implants -- Tubular vascular prostheses". 1998).The support for fixation in the form of a monolayer was obtained by electrospinning. The substrate is 50% hydrophilic polyurethane nanofibers and 50% gelatin. Studies have shown that, when cultivated on this substrate, cells are capable of forming a monolayer, have a good growth rate, hexagonal morphology, and rapid pigment accumulation. Before plating on a substrate, the cells were cultured in DMEM / F12 medium (PanEco) supplemented with 10% fetal bovine serum (Gibco), 2% nonessential amino acids (PanEco), 100-fold GlutaMAX (Gibco) and penicillin / streptopicin (50 U / ml / 50 μg / ml) (PanEco) until a monolayer is reached. Then the cells were seeded with the substrate at a rate of 1: 1 in area (the area of the vial for cultivation to the area of the substrate, approximately 100,000 cells / cm 2 ). For inoculation onto a substrate, cells were washed with Hanks solution (PanEco), incubated for 5-7 minutes in 0.05% trypsin in EDTA (Gibco), and centrifuged. Before transplantation, the substrate was transferred into an Eppendorf tube, washed from the medium with phosphate-saline solution (PanEco). (ISO 7198: 1998, "Cardiovascular implants - Tubular vascular prostheses. 1998).

За месяц до трансплантации ИПСК-РПЭ создавали модель атрофии РПЭ следующим образом: в субретинальное пространство кроликов на расстоянии 0.5 pd ниже диска зрительного нерва с сформированием субретинального пузыря вводили бевацизумаб в объеме 10 мкл, содержащем 0.025 мг препарата.One month before the transplantation of iPSC-RPE, a model of RPE atrophy was created as follows: bevacizumab in a volume of 10 μL containing 0.025 mg of the drug was injected into the subretinal space of rabbits at a distance of 0.5 pd below the optic nerve head with the formation of a subretinal bladder.

Типичными морфологическими признаками, наблюдаемыми при экспериментальном моделировании атрофии сетчатки являются выраженные в различной степени дистрофические изменения во всех ее слоях с нарушением гистоархитектоники и стратификации, очаги разряжения ядерных слоев и слоев нервных волокон, субатрофия и вакуолизация слоя ганглиозных клеток. Изменения пигментного эпителия представлены очагами баллонной дистрофии и деструкции с внеклеточным выпадением и депонированием глыбок пигмента, деструкция и лизис пигментных клеток с субтотальной атрофией и исчезновением слоя пигментных клеток. Соответственно зоне атрофии, на поверхности хориокапиллярного слоя обнаруживается подложка из полимерного материала, на которой визуализируются клетки пигментного эпителия.Typical morphological signs observed in experimental modeling of retinal atrophy are dystrophic changes in all its layers expressed to varying degrees with impaired histoarchitectonics and stratification, foci of discharge of nuclear layers and layers of nerve fibers, subatrophy and vacuolization of the ganglion cell layer. Changes in the pigment epithelium are represented by foci of balloon dystrophy and destruction with extracellular prolapse and deposition of pigment clumps, destruction and lysis of pigment cells with subtotal atrophy and disappearance of the pigment cell layer. According to the zone of atrophy, on the surface of the choriocapillary layer, a substrate made of polymer material is found, on which the cells of the pigment epithelium are visualized.

Для проведения трансплантации животных обезболивали внутримышечным введением Золетила и Ксилазина. Мидриаз достигался закапыванием Аппамида. Операцию проводили на правом глазу, оставляя парный глаз для контроля. Перед операцией местно закапывали Вигамокс и Алкаин. Индуцировали отслойку сетчатки соответственно зоне атрофии РПЭ. Через линейный разрез сетчатки в зоне отслойки вводили субретинально ИПСК-РПЭ, фиксированные в виде монослоя на подложке толщиной 50 мкм, полученной методом электроспиннинга и состоящей на 50% из нановолокон гидрофильного полиуретана и на, 50% из желатина.For transplantation, animals were anesthetized with intramuscular administration of Zoletil and Xylazine. Midriasis was achieved by instilling Appamide. The operation was performed on the right eye, leaving the paired eye for control. Before the operation, Vigamox and Alkain were topically instilled. Retinal detachment was induced according to the RPE atrophy zone. Through a linear retinal incision in the detachment zone, iPSC-RPE was injected subretinally, fixed in the form of a monolayer on a 50-μm-thick electrospinning substrate and consisting of 50% hydrophilic polyurethane nanofibers and 50% gelatin.

После хирургического вмешательства всем кроликам субконъюнктивально вводили раствор Гентамицина и Дексаметазона в дозе 3 мг/кг и 0,2 мг/кг, соответственно. В последующие 14 дней в конъюнктивальную полость закапывали раствор Дексаметазона 0,1%) 3 р/д. За день до оперативного вмешательства и в последующие 4 месяца, кролики получали Сандиммун неорал (раствор для приема внутрь) 100 мг/мл (с расчетом 10 мг на кг массы тела).After surgery, all rabbits were injected subconjunctivally with a solution of Gentamicin and Dexamethasone at a dose of 3 mg / kg and 0.2 mg / kg, respectively. In the next 14 days, a solution of Dexamethasone 0.1% was instilled into the conjunctival cavity 3 r / d. The day before surgery and for the next 4 months, the rabbits received Sandimmun neoral (oral solution) 100 mg / ml (calculated as 10 mg per kg of body weight).

Экспериментальные исследования были проведены на 10 кроликах (10 глаз) породы альбино, массой 2,0 - 2,5 кг. Продолжительность эксперимента составила 4 месяца. Спустя 4 месяца животных выводили из эксперимента методом воздушной эмболии после введения кролика в наркоз (согласно приказу МинВуза СССР №724 от 13.11.184). Глазные яблоки энуклеировали целиком, после чего фиксировали в нейтральном 10% растворе формалина в течение 1 суток. После фиксации глазные яблоки разрезали на 3 колодки таким образом, чтобы зона индуцированной атрофии и подложка оказывались в центральной колодке. После стандартной гистологической проводки центральные колодки заливали в парафин. С парафиновых блоков готовили серийные срезы, которые окрашивали гематоксилином и эозином по стандартной методике. Обзорное микроскопическое исследование проводили на микроскопе, оборудованном цифровой фотокамерой при увеличении х400.Experimental studies were carried out on 10 rabbits (10 eyes) of the albino breed, weighing 2.0 - 2.5 kg. The experiment lasted 4 months. After 4 months, the animals were removed from the experiment by the method of air embolism after the introduction of the rabbit into anesthesia (according to the order of the USSR Ministry of Higher Education No. 724 of 13.11.184). The whole eyeballs were enucleated, after which they were fixed in a neutral 10% formalin solution for 1 day. After fixation, the eyeballs were cut into 3 blocks so that the zone of induced atrophy and the substrate were in the central block. After standard histological tracing, the central pads were embedded in paraffin. Serial sections were prepared from paraffin blocks, which were stained with hematoxylin and eosin according to a standard technique. Survey microscopic examination was carried out on a microscope equipped with a digital camera at a magnification of x400.

Была проведена оптическая когерентная томография на обоих глазах с помощью Heidelberg Spectralis™ SD-OCT (Heidelberg Engineering, Германия) до оперативного вмешательства с целью визуализации зоны предварительно созданной атрофии. Далее определяемые сроки наблюдения - 2 день, 2 неделя, 1 месяц и 4 месяца после оперативного вмешательства.Optical coherence tomography was performed in both eyes using Heidelberg Spectralis ™ SD-OCT (Heidelberg Engineering, Germany) before surgery in order to visualize the area of pre-created atrophy. Further, the determined observation period is 2 days, 2 weeks, 1 month and 4 months after surgery.

Через 2 дня после оперативного вмешательства на ОКТ-изображении визуализировалась зона атрофии ретинального пигментного эпителия, приводящая к повышенному проникновению лазерного луча в подлежащие ткани, гиперрефлективная зона, соответствующая подложке с ИПСК-РПЭ с прилежащей к ней сетчаткой и разрывом соответственно месту ретинотомии и локализации подложки. При проведении аутофлюоресенции глазного дна определялась зона гипераутофлюоресценции, соответствующая локализации подложки.2 days after surgery, an OCT image showed a zone of atrophy of the retinal pigment epithelium, leading to an increased penetration of the laser beam into the underlying tissues, a hyperreflective zone corresponding to a substrate with IPSC-RPE with an adjacent retina and a rupture, respectively, at the site of retinotomy and localization of the substrate. When carrying out fundus autofluorescence, the zone of hyperautofluorescence corresponding to the localization of the substrate was determined.

Через 2 недели, 1 месяц и 4 месяца после оперативного вмешательства, определялась подложка, плотно прилегающая к сосудистой оболочке и структурам нейросенсорной сетчатки, отмечалось самопроизвольное закрытие разрыва. Исследование аутофлюоресценции глазного дна показало наличие зоны гиперфлюоресценции, соответствующей расположению подложки с ИПСК-РПЭ, окруженной ободком крапчатой гипофлюоресценции соответственно атрофии РПЭ.After 2 weeks, 1 month and 4 months after surgery, a substrate was determined that was tightly adjacent to the choroid and structures of the neurosensory retina, spontaneous closure of the gap was noted. The study of fundus autofluorescence showed the presence of a hyperfluorescence zone corresponding to the location of the substrate with iPSC-RPE, surrounded by a rim of speckled hypofluorescence corresponding to RPE atrophy.

Пример. Кролик №5. Была создана модель атрофии РПЭ, через 1 месяц проведена трансплантация ИПСК-РПЭ на подложке. Кролика подвергали эвтаназии спустя 4 месяца после имплантации и энуклеированные глаза отправляли на морфологическое исследование. На гистологическом срезе визуализируется подложка из полимерного материала, имплантированная на мембрану Бруха кролика (указана стрелкой). На поверхности полимерной подложки определяются имплантированные стволовые клетки РПЭ (обведены), склера обозначена звездочкой - Фиг. 1. До оперативного вмешательства была проведена оптическая когерентная томография на обоих глазах с целью визуализации зоны предварительно созданной атрофии - Фиг. 2. Далее определяемые сроки наблюдения - 2 день, 2 неделя, 1 месяц и 4 месяца после оперативного вмешательства. Через 2 дня после оперативного вмешательства на ОКТ-изображении визуализировалась зона атрофии ретинального пигментного эпителия и гиперрефлективная зона, соответствующая подложке с ИПСК-РПЭ с прилежащей к ней сетчаткой и разрывом соответственно месту ретинотомии и локализации подложки. При проведении аутофлюоресенции глазного дна определялась зона гипераутофлюоресценции, соответствующая локализации подложки с ИПСК-РПЭ окруженной ободком крапчатой гипофлюоресценции соответственно атрофии РПЭ - Фиг. 3. Через 2 недели, 1 месяц и 4 месяца после оперативного вмешательства определялась подложка, плотно прилегающая к сосудистой оболочке и структурам нейросенсорной сетчатки, отмечалось самопроизвольное закрытие разрыва - Фиг. 4. Проведенные исследования показали, что при трансплантации ИПСК-РПЭ, фиксированных в виде монослоя на подложке толщиной 50 мкм, полученной методом электроспиннинга и состоящей на 50% из нановолокон гидрофильного полиуретана и на 50% из желатина отмечается положительный эффект трансплантации подложки с ИПСК-РПЭ на функциональную активность сетчатки в глазах с атрофией. Имплантируемая подложка правильно интегрирована и обеспечивает основу для адгезии стволовых клеток РПЭ в поляризованном монослое, что в последующем сказывается на их дальнейшем приживлении и функционировании. Таким образом, данный способ позволяет усовершенствовать технологии трансплантации ИПСК-РПЭ на доклинических этапах исследования, что открывает новые перспективы в лечении дегенеративных заболеваний сетчатки и возможности персонифицированного подхода.Example. Rabbit number 5. A model of RPE atrophy was created; after 1 month, iPSC-RPE transplantation on a substrate was performed. The rabbit was euthanized 4 months after implantation and the enucleated eyes were sent for morphological examination. On the histological section, a substrate made of polymer material is visualized, implanted on the Bruch's membrane of a rabbit (indicated by an arrow). Implanted RPE stem cells (circled) are identified on the surface of the polymer substrate, the sclera is indicated by an asterisk - Fig. 1. Before surgery, optical coherence tomography was performed in both eyes in order to visualize the area of pre-created atrophy - Fig. 2. Further, the determined terms of observation - 2 days, 2 weeks, 1 month and 4 months after surgery. 2 days after surgery, an OCT image showed a zone of atrophy of the retinal pigment epithelium and a hyperreflective zone corresponding to a substrate with iPSC-RPE with an adjacent retina and a gap, respectively, at the retinotomy site and substrate localization. When carrying out fundus autofluorescence, a zone of hyperautofluorescence was determined corresponding to the localization of the substrate with iPSC-RPE surrounded by a rim of speckled hypofluorescence corresponding to RPE atrophy - Fig. 3. In 2 weeks, 1 month and 4 months after surgery, a substrate was determined that was tightly adjacent to the choroid and structures of the neurosensory retina, spontaneous closure of the gap was noted - Fig. 4. Studies have shown that transplantation of iPSC-RPE, fixed in the form of a monolayer on a 50-μm-thick substrate obtained by electrospinning and consisting of 50% hydrophilic polyurethane nanofibers and 50% of gelatin, shows a positive effect of transplantation of the substrate with iPSC-RPE on the functional activity of the retina in eyes with atrophy. The implantable substrate is correctly integrated and provides the basis for adhesion of RPE stem cells in a polarized monolayer, which subsequently affects their further engraftment and functioning. Thus, this method makes it possible to improve the technology of iPSC-RPE transplantation at the preclinical stages of the study, which opens up new perspectives in the treatment of degenerative retinal diseases and the possibility of a personalized approach.

Claims (1)

Способ трансплантации клеток ретинального пигментного эпителия, дифференцированных из индуцированных плюрипотентных стволовых, при атрофии ретинального пигментного эпителия (РПЭ) в эксперименте на кроликах, отличающийся тем, что индуцируют отслойку сетчатки соответственно зоне атрофии РПЭ и через линейный разрез сетчатки в зоне отслойки вводят субретинально индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) РПЭ, фиксированные в виде монослоя на подложке толщиной 50 мкм, полученной методом электроспиннинга и состоящей на 50% из нановолокон гидрофильного полиуретана и на 50% из желатина.The method of transplantation of retinal pigment epithelium cells, differentiated from induced pluripotent stem cells, with atrophy of the retinal pigment epithelium (RPE) in an experiment on rabbits, characterized in that they induce retinal detachment, respectively, in the RPE atrophy zone and through a linear retinal incision in the zone of retinal detachment, the pluripotent stem cells are injected RPE cells (iPSCs) fixed in the form of a monolayer on a 50-μm-thick electrospinning substrate consisting of 50% hydrophilic polyurethane nanofibers and 50% gelatin.
RU2019135075A 2019-11-01 2019-11-01 Method of transplantation of retinal pigment epithelium (rpe) cells differentiated from induced human pluripotent stem cells, with retinal pigment epithelium atrophy RU2730937C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135075A RU2730937C1 (en) 2019-11-01 2019-11-01 Method of transplantation of retinal pigment epithelium (rpe) cells differentiated from induced human pluripotent stem cells, with retinal pigment epithelium atrophy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135075A RU2730937C1 (en) 2019-11-01 2019-11-01 Method of transplantation of retinal pigment epithelium (rpe) cells differentiated from induced human pluripotent stem cells, with retinal pigment epithelium atrophy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2730937C1 true RU2730937C1 (en) 2020-08-26

Family

ID=72237985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019135075A RU2730937C1 (en) 2019-11-01 2019-11-01 Method of transplantation of retinal pigment epithelium (rpe) cells differentiated from induced human pluripotent stem cells, with retinal pigment epithelium atrophy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2730937C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464783C1 (en) * 2011-06-17 2012-10-27 Федеральное государственное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи" Method of isolation and fixation of cells of retinal pigment epithelium of numan corpse eyes
RU2576573C1 (en) * 2014-12-25 2016-03-10 федеральное государственное бюджетное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method for producing organ culture choroid from the eyes of an adult donor-corpse
US9730962B2 (en) * 2004-01-23 2017-08-15 Astellas Institute For Regenerative Medicine Modalities for the treatment of degenerative diseases of the retina
RU2704094C1 (en) * 2019-05-16 2019-10-23 федеральное государственное автономное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method of transplantation of retinal pigment epithelium in the form of multicellular 3d spheroids in experiment

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9730962B2 (en) * 2004-01-23 2017-08-15 Astellas Institute For Regenerative Medicine Modalities for the treatment of degenerative diseases of the retina
RU2464783C1 (en) * 2011-06-17 2012-10-27 Федеральное государственное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи" Method of isolation and fixation of cells of retinal pigment epithelium of numan corpse eyes
RU2576573C1 (en) * 2014-12-25 2016-03-10 федеральное государственное бюджетное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method for producing organ culture choroid from the eyes of an adult donor-corpse
RU2704094C1 (en) * 2019-05-16 2019-10-23 федеральное государственное автономное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method of transplantation of retinal pigment epithelium in the form of multicellular 3d spheroids in experiment

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Corina E White and Ronke M Olabisi, Scaffolds for retinal pigment epithelial cell transplantation in age-related macular degeneration, J Tissue Eng. 2017 Jan-Dec; 8: 1-11. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Del Barrio et al. Corneal stroma enhancement with decellularized stromal laminas with or without stem cell recellularization for advanced keratoconus
Alió et al. Regenerative surgery of the corneal stroma for advanced keratoconus: 1-year outcomes
Pang et al. A rabbit anterior cornea replacement derived from acellular porcine cornea matrix, epithelial cells and keratocytes
Tomita et al. Biodegradable polymer composite grafts promote the survival and differentiation of retinal progenitor cells
Diniz et al. Subretinal implantation of retinal pigment epithelial cells derived from human embryonic stem cells: improved survival when implanted as a monolayer
JP5843373B2 (en) Corneal endothelial cell adhesion promoter
Xia et al. Magnetic human corneal endothelial cell transplant: delivery, retention, and short-term efficacy
Ong et al. A review and update on the current status of stem cell therapy and the retina.
Griffith et al. Regenerative approaches for the cornea
CN104837494A (en) Composition for treating angiogenic diseases using extracellular matrix membrane of cartilage-derived cell, and transplant material for cornea or conjunctiva
El Zarif et al. Corneal stroma regeneration: new approach for the treatment of cornea disease
De Miguel et al. Frontiers in regenerative medicine for cornea and ocular surface
Singh et al. Science and art of cell-based ocular surface regeneration
Luo et al. Biodegradable scaffolds facilitate epiretinal transplantation of hiPSC-Derived retinal neurons in nonhuman primates
Moreira et al. Reengineering human Bruch's membrane increases rod outer segment phagocytosis by human retinal pigment epithelium
Joshi et al. Newer approaches to dry eye therapy: Nanotechnology, regenerative medicine, and tissue engineering
Haghighat et al. Effect of β-carotene on the differentiation potential of ciliary epithelium-derived MSCs isolated from mouse eyes on alginate-based scaffolds
van Kooten et al. Long‐term prevention of capsular opacification after lens‐refilling surgery in a rabbit model
US9061050B2 (en) Repairing Bruch's membrane with hydrogels
RU2730937C1 (en) Method of transplantation of retinal pigment epithelium (rpe) cells differentiated from induced human pluripotent stem cells, with retinal pigment epithelium atrophy
Del Priore et al. Experimental and surgical aspects of retinal pigment epithelial cell transplantation
RU2704094C1 (en) Method of transplantation of retinal pigment epithelium in the form of multicellular 3d spheroids in experiment
Mi et al. Reconstruction of corneal epithelium with cryopreserved corneal limbal stem cells in a goat model
Araujo Silva et al. Stem cell and tissue engineering therapies for ocular regeneration
RU2570041C1 (en) Method for preparing post-burn corneal leukoma for keratoprosthesis