Иммунная привилегия в субретинальном пространстве и перспективы трансплантации ретинального пигментного эпителия при дегенеративных заболеваниях сетчатки
https://doi.org/10.21516/2072-0076-2023-16-4-152-158
Аннотация
Поражение ретинального пигментного эпителия (РПЭ) лежит в основе патогенеза дегенеративно-дистрофических заболеваний сетчатки, в частности возрастной макулярной дегенерации (ВМД) — одной из ведущих причин необратимого снижения центрального зрения, слепоты и инвалидизации среди пожилого населения. Варианты терапии поздних стадий ВМД ограниченны и представлены ингибиторами ангиогенеза при влажной форме заболевания; эффективного лечения географической атрофии не существует, так как клетки РПЭ не способны к регенерации. Развитие биомедицинских наук, прогресс витреоретинальной хирургии инициировали поиск новых, высокотехнологичных способов лечения дегенеративных заболеваний сетчатки, направленных на восстановление РПЭ. Заместительная трансплантация индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (ИПСК), дифференцированными в РПЭ, представляется наиболее перспективным подходом для замены поврежденных элементов сетчатки и улучшения остроты зрения, а особенности глаза как иммунопривилегированного органа создают, по мнению ряда исследователей, относительно безопасные условия для субретинального введения ИПСК РПЭ. В обзоре систематизированы данные литературы, посвященной изучению иммунной привилегии в заднем отрезке глаза, а также результаты исследований в области субретинальной трансплантации СК; обсуждаются условия и возможные механизмы, запускающие отторжение трансплантата, методы, направленные на предотвращение реакции тканевой несовместимости.
Об авторах
Н. В. НероеваРоссия
Наталия Владимировна Нероева — канд. мед. наук, врач-офтальмолог отдела патологии сетчатки и зрительного нерва
ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062, Россия
Н. В. Балацкая
Россия
Наталья Владимировна Балацкая — канд. биол. наук, начальник отдела иммунологии и вирусологии
ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062, Россия
Л. А. Катаргина
Россия
Людмила Анатольевна Катаргина — д-р мед. наук, профессор, заместитель директора по науке
ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062, Россия
А. Г. Бриллиантова
Россия
Ангелина Грантовна Бриллиантова — аспирант отдела патологии сетчатки и зрительного нерва
ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062, Россия
Список литературы
1. Нolan V, Palacka K, Hermankova B. Mesenchymal stem cell-based therapy for retinal degenerative diseases: Experimental models and clinical trials. Cells. 2021; 10 (3): 588. https://doi.org/10.3390/cells10030588
2. Ugarte M, Hussain AA, Marshall J. An experimental study of the elastic properties of the human Bruch's membrane-choroid complex: relevance to ageing. Br J Ophthalmol. 2006; 90 (5): 621–6. doi: 10.1136/bjo.2005.086579
3. Lim LS, Mitchell P, Seddon JM, Holz FG, Wong TY. Age-related macular degeneration. Lancet. 2012; 379 (9827): 1728–38. doi: 10.1016/S0140-6736(12)60282-7
4. Mitchell P, Liew G, Gopinath B, Wong T.Y. Age-related macular degeneration. Lancet. 2018; 392: 1147–59. doi: 10.1016/S0140-6736(18)31550-2
5. Medawar P. Immunity to homologous grafted skin. III. The fate of skin homografts transplanted to the brain to subcutaneous tissue, and to the anterior chamber of the eye. Br J Exp Pathol. 1948; 29: 58–69.
6. Cunha-Vaz J, Bernardes R, Lobo C. Blood-retinal barrier. Eur J Ophthalmol. 2011: 21 Suppl 6: S3-9. doi: 10.5301/EJO.2010.6049
7. Dartt AD, Dana R, D'Amore P, Niederkorn J, eds. Immunology, inflammation and diseases of the eye. Academic Press. 2011: 50–57, 38–42.
8. Taylor AW. Review of the activation of TGF-Beta in immunity. J Leukoc Biol. 2009; 85 (1): 29–33. doi:10.1189/jlb.0708415
9. Ferguson TA, Griffith TS. The role of Fas ligand and TNF-related apoptosisinducing ligand (TRAIL) in the ocular immune response. Chem Immunol Allergy. 2007; 92: 140–54. doi: 10.1159/000099265
10. Sugita S, Usui Y, Horie S, et al. T-cell suppression by programmed cell death 1 ligand 1 on retinal pigment epithelium during inflammatory conditions. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2009; Jun; 50 (6): 2862–70. doi: 10.1167/iovs.08-2846
11. Wenkel H, Streilein JW. Evidence that retinal pigment epithelium functions as an immune-privileged tissue. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2000; 41 (11): 3467–73.
12. Jiang LQ, Jorquera M, Streilein JW. Subretinal space and vitreous cavity as immunologically privileged sites for retinal allografts. Invest OphthalmolVis Sci. November. 1993; 34: 3347–54.
13. Weisz JM, Humayun MS, De Juan EJ, et al. Allogenic fetal retinal pigment epithelial cell transplant in a patient with geographic atrophy. Retina. 1999; 19 (6): 540–5. doi:10.1097/00006982-199911000-00011
14. Anderson DH, Radeke MJ, Gallo NB, et al. The pivotal role of the complement system in aging and age-related macular degeneration: hypothesis revisited. Prog Retin Eye Res. 2010; 29: 95–112. doi: 10.1016/j.preteyeres.2009.11.003
15. Балацкая Н.В., Петров С.Ю., Котелин В.И. Факторы врожденного иммунитета в патогенезе глаукомы и оптической нейропатии. Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2021; 1: 29–38.
16. Raoul W, Keller N, Rodero M, et al. Role of the chemokine receptor CX3CR1 in the mobilization of phagocytic retinal microglial cells. J Neuroimmunol. 2008; 198: 56–61. doi: 10.1016/j.jneuroim.2008.04.014
17. Paglinawan R, Malipiero U, Schlapbach R, et al. TGF beta directs gene expression of activated microglia to an anti-inflammatory phenotype strongly focusing on chemokine genes and cell migratory genes. Glia. 2003; 44: 219–31. doi: 10.1002/glia.10286
18. Mecha M, Carrillo-Salinas FJ, Feliu A, Mestre L, Guaza C. Microglia activation states and cannabinoid system: Therapeutic implications. Pharmacol Ther. 2016; 166: 40–55. doi: 10.1016/j.pharmthera.2016.06.011
19. De Simone R, Ambrosini E, Carnevale D, Ajmone-Cat MA, Minghetti L. NGF promotes microglial migration through the activation of its high affinity receptor: modulation by TGF-beta. J Neuroimmunol. 2007; 190: 53–60. doi:10.1016/j.jneuroim.2007.07.020
20. Ng TF, Turpie B, Masli S. Thrombospondin-1-mediated regulation of microglia activation after retinal injury. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2009; 50: 5472–8. doi:10.1167/iovs.08-2877
21. Rashid K, Akhtar-Schaefer I, Langmann T. Microglia in retinal degeneration. Front Immunol. 2019; 10: 1975. doi: 10.3389/fimmu.2019.01975
22. Taylor AW, Ng TF. Negative regulators that mediate ocular immune privilege. Journal of Leukocyte Biology. 2018 June; 103 (6): 1179–87. https://doi.org/10.1002/JLB.3MIR0817-337R
23. Zamiri P, Masli S, Kitaichi N, Taylor AW, Streilein JW. Thrombospondin plays a vital role in the immune privilege of the eye. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2005; 46: 908–19. doi:10.1167/iovs.04-0362
24. Nishida T, Miyata S, Itoh Y, et al. Anti-inflammatory effects of alphamelanocytestimulating hormone against rat endotoxin-induced uveitis and the time course of inflammatory agents in aqueous humor. Int Immunopharmacol. 2004; 4: 1059–66. doi: 10.1016/j.intimp.2004.04.011
25. Kawazoe Y, Sugita S, Keino H, et al. Retinoic acid from retinal pigment epithelium induces T regulatory cells. Exp Eye Res. 2012; 94: 32–40. doi: 10.1016/j.exer.2011.11.002
26. Sugita S, Horie S, Nakamura O, et al. Retinal pigment epithelium derived CTLA-2 alpha induces TGF beta-producing T regulatory cells. Immunol. 2008; 181: 7525–36. doi: 10.4049/jimmunol.181.11.7525
27. Hirsch L, Nazari H, Sreekumar PG, et al. TGF- 2 secretion from RPE decreases with polarization and becomes apically oriented. Cytokine. 2015; 71 (2): 394–6. doi: 10.1016/j.cyto.2014.11.014
28. Getting SJ, Lam CW, Chen AS, Grieco P, Perretti M. Melanocortin 3 receptors control crystal-induced inflammation. FASEB J. 2006; 20: 2234–41. doi: 10.1096/fj.06-6339com
29. Taylor AW, Streilein JW, Cousins SW. Identification of alphamelanocyte stimulating hormone as a potential immunosuppressive factor in aqueous-humor. Curr Eye Res. 1992; 11: 1199–206. 21. doi: 10.3109/02713689208999545
30. Taylor AW, Lee DJ. The alpha-melanocyte stimulating hormone induces conversion of effector Tcells into treg cells. J Transplant. 2011; 246856. doi: 10.1155/2011/246856
31. Keino H, Horie S, Sugita S. Immune privilege and eye-derived T-regulatory cells. J Immunol Res. 2018; 1679197. doi: 10.1155/2018/1679197
32. Wilbanks GA, Streilein JW. Studies on the Induction of Anterior Chamber- Associated Immune Deviation (ACAID). 1. Evidence that an antigen-specific, ACAID-inducing, Cell-Associated Signal exists in the peripheral blood. J Immunol. 1991; 146 (8): 2610–7.
33. Faunce DE, Stein-Streilein J. NKT Cell-Derived RANTES recruits APCs and CD8+ T Cells to the spleen during the generation of regulatory T cells in tolerance. J Immunol. 2002; 169 (1): 31–8. doi: 10.4049/jimmunol.169.1.31
34. Нероев В.В., Балацкая Н.В., Ченцова Е.В., Шамхалова Х.М. Механизмы иммунорегуляции и трансплантационный иммунитет при пересадках роговицы. Медицинская иммунология. 2020; 22 (1): 61–76.
35. Zhou R, Caspi RR. Ocular immune privilege. F1000 Biol Rep. 2010 Jan 18; 2: 3. doi:10.3410/B2-3
36. Petrash CC, Palestine AG, Canto-Soler MV. Immunologic rejection of transplanted retinal Pigmented epithelium: mechanisms and strategies for prevention. Front Immunol. 2021; 12: 621007. doi: 10.3389/fimmu.2021.621007
37. Canto-Soler V, Flores-Bellver M, Vergara MN. Stem cell sources and their potential for the treatment of retinal degenerations. Invest Ophthalmol Vis Sci. 57. 2016; 2016 Apr 1; 57 (5): ORSFd1-9. doi: 10.1167/iovs.16-19127
38. Marei HE, Althani A, Lashen S, Cenciarelli C, Hasan A. Genetically unmatched human iPSC and ESC exhibit equivalent gene expression and neuronal differentiation potential. Sci Rep. 2017; 7 (1): 17504. doi: 10.1038/s41598-017-17882-1
39. Li Y, Tsai YT, Hsu CW, et al. Long-term safety and efficacy of human-induced pluripotent stem cell (iPS) grafts in a preclinical model of retinitis pigmentosa. Molec Med. 2012; 18 (1): 1312–9. doi: 10.2119/molmed.2012.00242
40. Sugita S, Makabe K, Fujii S, et al. Detection of retinal pigment epithelium-specific antibody in Ipsc-derived retinal pigment epithelium transplantation models. Stem Cell Rep. 2017; 9 (5): 1501–15. doi: 10.1016/j.stemcr.2017.10.003
41. Davis RJ, Alam NM, Zhao C, et al. The developmental stage of adult human stem cell-derived retinal pigment epithelium cells influences transplant efficacy for vision rescue. Stem Cell Reports. 2017; 9: 42–9. doi: 10.1016/j.stemcr.2017.05.016
42. Stanzel B, Ader M, Liu Z, et al. Surgical approaches for cell therapeutics delivery to the retinal pigment epithelium and retina. Adv Exp Med Biol. 2019; 1186: 141–70. doi:10.1007/978-3-030-28471-8_6
43. Liu Z, Parikh BH, Tan QSW, et al. Surgical transplantation of human RPE stem cell-derived RPE monolayers into non-human primates with immunosuppression. Stem cell Reports. 2021; 16 (2): 237–51. doi: 10.1016/j.stemcr.2020.12.007
44. McGill TJ, Stoddard J, Renner LM, et al. Allogeneic Ipsc-Derived RPE cell graft failure following transplantation into the subretinal space in nonhuman primates. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2018; 59: 1374–83. doi:10.1167/iovs.17-22467
45. Rezai KA, Farrokh-Siar L, Godowski K, Patel SC, Ernest JT. A model for xenogenic immune response. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2000; 238: 352–8. doi: 10.1007/s004170050364
46. Ilmarinen T, Hiidenmaa H, K bi P, et al. Ultrathin polyimide membrane as cell carrier for subretinal transplantation of human embryonic stem cell derived retinal pigment epithelium. PLoS One. 2015; 10 (11): e0143669. doi: 10.1371/journal.pone.0143669
47. Gosset C, Lefaucheur C, Glotz D. New insights in antibody-mediated rejection. Curr Opin Nephrol Hypertens. 2014; 23: 597–604. doi:10.1097/MNH.0000000000000069
48. Kennelly KP, Holmes TM, Wallace DM, O’Farrelly C, Keegan DJ. Early subretinal allograft rejection is characterized by innate immune activity. Cell Transplant. 2017; 26: 983–1000. doi: 10.3727/096368917X694697
49. Takeuchi O, Akira S. Pattern recognition receptors and inflammation. Cell. 2010; 140: 805–20. doi: 10.1016/j.cell.2010.01.022
50. Tinckam KJ, Djurdjev O, Magil AB. Glomerular monocytes predict worse outcomes after acute renal allograft rejection independent of C4d status. Kidney Int. 2005; 68: 1866–74. doi: 10.1111/j.1523-1755.2005.00606
51. Ma FY, Woodman N, Mulley WR, Kanellis J, Nikolic-Paterson DJ. Macrophages сontribute to сellular but not humoral mechanisms of acute rejection in rat renal allografts. Transplantation. 2013; 96: 949–57. doi:10.1097/TP.0b013e3182a4befa
52. Kramer J, Chirco KR, Lamba DA. Immunological сonsiderations for retinal stem cell therapy. Adv Exp Med Biol. 2019; 1186: 99–119. doi:10.1007/978-3-030-28471-8_4
53. Yu C, Roubeix C, Sennlaub F, Saban DR. Microglia versus monocytes: distinct roles in degenerative diseases of the retina. Trends Neurosci. 2020; 43: 433–49. doi: 10.1016/j.tins.2020.03.012
54. Martinez FO, Helming L, Gordon S. Alternative activation of macrophages: an immunologic functional perspective. Annu Rev Immunol. 2009; 27: 451–83. doi: 10.1146/annurev.immunol.021908.132532
55. Noell WK, Walker VS, Kang BS, Berman S. Retinal damage by light in rats. Invest Ophthalmol. 1966; 5: 450–73.
56. Karlstetter M, Scholz R, Rutar M, et al. Retinal microglia: just bystander or target for therapy? Prog Retin Eye Res. 2015; 45: 30–57. doi: c10.1016/j.preteyeres.2014.11.004
57. Cuenca N, Fernandez-Sanchez L, Campello L, et al. Cellular responses following retinal injuries and therapeutic approaches for neurodegenerative diseases. Prog Retin Eye Res. 2014; 43: 17–75. doi: 10.1016/j.preteyeres.2014.07.001
58. Gordon S, Martinez FO. Alternative activation of macrophages: mechanism and functions. Immunity. 2010; 32: 593–604. doi: 10.1016/j.immuni.2010.05.007
59. Martinez FO, Gordon S. The M1 and M2 paradigm of macrophage activation: time for reassessment. F1000 Prime Rep. 2014; 6: 13. doi: c10.12703/P6-13
60. Yin Y, Henzl MT, Lorber B, et al. Oncomodulin is a macrophage-derived signal for axon regeneration in retinal ganglion cells. Nat Neurosci. 2006; 9: 843–52. doi: 10.1038/nn1701
61. Suh HS, Zhao ML, Derico L, Choi N, Lee SC. Insulin-like growth factor 1 and 2 (IGF1, IGF2) expression in human microglia: differential regulation by inflammatory mediators. J Neuroinflamm. 2013; 10: 37. doi: 10.1186/1742-2094-10-37
62. Sugita S, Mandai M, Kamao H, Takahashi M. Immunological aspects of RPE cell transplantation. Prog Retin Eye Res. 2021; 84: 100950. doi: 10.1016/j.preteyeres.2021.100950
63. Нероев В.В., Балацкая Н.В., Светлова Е.В. и др. Особенности локальной экспрессии мРНК, IL-1 , IL-18, CCL2/MCP-1 при моделировании атрофии пигментного эпителия и дегенерации сетчатки в эксперименте на кроликах. Молекулярная медицина. 2021; 2: 54–9.
64. Нероев В.В., Балацкая Н.В., Светлова Е.В. и др. Изучение локальной экспрессии мРНК генов медиаторов воспаления в модели атрофии ретинального пигментного эпителия и дегенерации сетчатки, индуцированной субретинальным введением физиологического раствора в эксперименте у кроликов. Медицинская иммунология. 2021; 23 (4): 813–8.
65. Нероева Н.В., Балацкая Н.В., Нероев В.В. и др. Особенности локальной экспрессии генов цитокинов иммунного ответа, трофических и вазорегулирующих факторов при моделировании атрофии ретинального пигментного эпителия. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2021; 172 (10): 466–73.
66. Fujii S, Sugita S, Futatsugi Y, et al. Strategy for personalized treatment of iPSRetinal immune rejections assessed in cynomolgus monkey models. Int J Mol Sci. 2020; 21 (9): 3077. doi: 10.3390/ijms21093077
67. Bali S, Filek R, Si F, Hodge W. Systemic immunosuppression in high-risk penetrating keratoplasty: A Systematic Review. J ClinMed Res. 2016; 8 (4): 269–76. doi: 10.14740/jocmr2326w
68. Xian B, Huang B. The immune response of stem cells in subretinal transplantation. Stem Cell Res Ther. 2015; 6: 161. https://doi.org/10.1186/s13287-015-0167-1
69. Crafoord S, Algvere PV, Kopp ED, Seregard S. Cyclosporine treatment of RPE allografts in the rabbit subretinal space. Acta Ophthalmol Scand. 2000; 78 (2): 122–9. doi: 10.1034/j.1600-0420.2000.078002122.x
70. Schwartz SD, Regillo CD, Lam BL, et al. Human embryonic stem cellderived retinal pigment epithelium in patients with age-related macular degeneration and Stargardt's macular dystrophy: follow-up of two open-label phase 1/2 studies. Lancet. 2015; 385 (9967): 509–16. doi: 10.1016/S0140-6736(14)61376-3
Рецензия
Для цитирования:
Нероева Н.В., Балацкая Н.В., Катаргина Л.А., Бриллиантова А.Г. Иммунная привилегия в субретинальном пространстве и перспективы трансплантации ретинального пигментного эпителия при дегенеративных заболеваниях сетчатки. Российский офтальмологический журнал. 2023;16(4):152-158. https://doi.org/10.21516/2072-0076-2023-16-4-152-158
For citation:
Neroeva N.V., Balatskaya N.V., Katargina L.A., Brilliantova A.G. Immune privilege in the subretinal space and prospects of retinal pigment epithelium transplantation in degenerative diseases of the retina. Russian Ophthalmological Journal. 2023;16(4):152-158. (In Russ.) https://doi.org/10.21516/2072-0076-2023-16-4-152-158