Istnieją dwa główne podejścia oceniane pod kątem podplamkowego przeszczepu RPE - wstrzyknięcie zawiesiny RPE i przeszczepienie jednowarstwowego przeszczepu RPE. Szczegółowe porównanie tych dwóch metod wykracza poza zakres tego manuskryptu. Jednak przeszczepienie jednowarstwowego przeszczepu RPE może być korzystne, ponieważ komórki RPE są bardziej zorganizowane w monowarstwie niż w zawiesinie. Komórki RPE w przeszczepie są zorganizowane w zlewającą się monowarstwę, która przypomina organizację fizjologicznej warstwy komórek RPE i umożliwia przeszczepionym komórkom RPE wykonywanie ich funkcji fizjologicznych. Umożliwia to bardziej precyzyjne parametry dozowania w porównaniu z zawiesinami komórek, co ma duże znaczenie dla prac regulacyjnych i zwiększania skali przemysłowej.
Dostarczenie przeszczepu plastra RPE do przestrzeni podsiatkówkowej wymaga starannej manipulacji plamką żółtą i dokładnego wprowadzenia przeszczepu do przestrzeni podsiatkówkowej. Postęp technologiczny w mikrochirurgii, taki jak miOCT, oraz lepsze zrozumienie śródoperacyjnej dynamiki tkanki siatkówki skróciły krzywą uczenia się tej procedury. W tej dyskusji wyjaśnione zostaną przesłanki następujących aspektów: i) przedoperacyjne wstrzyknięcie plazminogenu; ii) stosowanie śródoperacyjnego miOCT; iii) zastosowanie niestandardowej kaniuli dwuotworowej 41 G, niskich ustawień IOP i PFCL do tworzenia pęcherzyków podsiatkówkowych; iv) zeskrobanie natywnej warstwy komórek RPE przed przeszczepieniem; v) stosowanie syrolimusa, triamcynolonu, doksycykliny i minocykliny w celu zmniejszenia immunogennego odrzucenia przeszczepu.
Przedoperacyjne zastrzyki plazminogenu uwalniają zrosty przydołkowe siatkówki
W początkowych eksperymentach wyzwaniem było oderwanie dołka centralnego za pomocą pojedynczej fali płynu. Po ocenie za pomocą miOCT obrazy ujawniły obecność zewnętrznych zrostów siatkówki przydołkowej do natywnego RPE wraz z dowodami na uraz śródsiatkówkowy20. Te zrosty mogły prowadzić do pionowego rozszerzania się pęcherzyka, a nie do falowania płynu podsiatkówkowego rozchodzącego się po konturze siatkówki, powodując uraz dołka. Plazminogen jest nieaktywnym prekursorem plazminy, proteazy skierowanej przeciwko fibronektynie i lamininie. Okriplazmina jest bioinżynieryjnym wariantem ludzkiego plazminy, zatwierdzonym przez Agencję ds. Żywności i Leków (FDA) oraz Europejską Agencję Leków (EMA) do leczenia objawowej trakcji szklistkowo-plamkowej ze współistniejącym otworem w plamce żółtej lub bez niej. Jednak doniesienia porejestracyjne dotyczące rozwoju torbielowatego obrzęku plamki żółtej po wstrzyknięciu okryplazminy sugerują bardziej rozległy wpływ enzymu na siatkówkę23.
Chociaż dokładne mechanizmy nie zostały zidentyfikowane, zasugerowano, że plazmina może osłabiać adhezję siatkówki poprzez degradację elementów macierzy międzyfotoreceptorowej odpowiedzialnych za adhezję fotoreceptora-RPE24. W tym protokole oczy NHP były leczone plazminogenem doszklistkowym na 1 tydzień przed zabiegiem w celu uwolnienia zewnętrznych zrostów siatkówki przydołkowej. Przy założeniu, że adhezja fotoreceptor-RPE jest osłabiona, do odłączenia siatkówki neurosensorycznej, w tym dystalnego pierścienia przydołkowego, wymagana jest mniejsza siła, która zwykle opiera się fali płynu podsiatkówkowego20. W ten sposób siła wywierana podczas odwarstwiania pęcherzyka siatkówki powoduje rozszerzenie pęcherzyka w poprzek konturu siatkówki, a nie styczne rozciąganie siatkówki. Zmniejsza to ryzyko rozdarcia dołka środkowego. Należy jednak zauważyć, że wpływ plazminogenu na długoterminowe przeżycie przeszczepu nie był badany w tym protokole. Przyszłe badania powinny próbować określić ten efekt.
miOCT zapewnia anatomiczne informacje zwrotne, które kierują tworzeniem pęcherzyków podsiatkówkowych, implantacją przeszczepu i drenażem płynu podsiatkówkowego
Śródoperacyjna, atraumatyczna manipulacja plamki żółtej jest kluczem do osiągnięcia dobrych wyników przeszczepu. Jednak zmiany mikrostrukturalne plamki żółtej związane z manipulacją nie zawsze muszą być widoczne pod mikroskopem operacyjnym. W takich procedurach miOCT jest ważnym narzędziem, które zapewnia w czasie rzeczywistym, trójwymiarowe, śródoperacyjne sprzężenie zwrotne struktury plamki żółtej. miOCT jest szczególnie przydatny podczas etapów odwarstwienia dołka, implantacji przeszczepu i drenażu płynu podsiatkówkowego za pomocą wymiany płyn-powietrze. Podczas odklejenia dołka miOCT może określić pionowe i poziome wymiary pęcherzyka. Mikropęknięcia dołka, które mogą nie być wyraźnie widoczne pod mikroskopem operacyjnym, można potwierdzić za pomocą miOCT (ryc. 3). Podczas implantacji przeszczepu obrazy miOCT pokazują lokalizację przeszczepu lub bliskość dołka środkowego przez często mniej przezroczystą, odklejoną siatkówkę. miOCT może również uwidocznić możliwe obszary zrostu siatkówki podczas trudnego procesu przeszczepu25. Wreszcie, w procesie drenażu płynu podsiatkówkowego, miOCT może niezawodnie kierować drenażem płynu podsiatkówkowego, aż do osiągnięcia pełnego kontaktu przeszczepu siatkówki z RPE.
Połączenie kaniuli dwuotworowej, niskich ustawień IOP i tamponady ciała szklistego PFCL synergistycznie zmniejsza uraz plamki żółtej podczas tworzenia pęcherzyków podsiatkówkowych
Styczne rozciąganie siatkówki i turbulencje płynu mogą wystąpić podczas iniekcji BSS podsiatkówkowej w celu odwarstwienia dołka, co prowadzi do niepożądanych rozdarć dołka. Aby przeciwdziałać tym zjawiskom, wykazano, że istotne są takie czynniki, jak względne położenie i odległość od centrum dołka, w którym rozpoczyna się wstrzyknięcie, objętość i prędkość wstrzyknięcia, tamponada ciała szklistego, wybór instrumentacji podsiatkówkowej i IOP 20,26,27. Pęcherzyk podsiatkówkowy do odwarstwienia dołka powinien być umieszczony w miejscu odpowiednio oddalonym od dołka, ponieważ rozciąganie siatkówki może być największe w miejscu inicjacji pęcherzyka27. Ciśnienie wewnątrzgałkowe powinno być również utrzymywane na niskim poziomie przez cały okres tworzenia pęcherzyka podsiatkówkowego. Gdy ciśnienie wewnątrzgałkowe oka jest wysokie, obserwuje się większy pionowy wzrost rozmiaru pęcherzyka, a nie rozszerzanie się wzdłuż konturu siatkówki, podczas gdy pęcherzyki są płytsze przy niższych ciśnieniach20. Co więcej, chociaż wstrzyknięcie doszklistkowe 50 μl skutecznie podwoi ciśnienie wewnątrzgałkowe u ludzi28, biorąc pod uwagę krótszą długość oczu u NHP, wzrost ciśnienia wewnątrzgałkowego podczas wstrzyknięcia podsiatkówkowego będzie prawdopodobnie wyższy i szybszy niż u ludzi. Podczas gdy większość urządzeń do witrektomii dostosowuje się do wahań ciśnienia wewnątrzgałkowego, regulacja nie jest procesem jednoczesnym, ale raczej reaktywnym, który zachodzi w miarę postępu wstrzykiwania podsiatkówkowego. W związku z tym im wyższe ciśnienie wewnątrzgałkowe, tym większe ryzyko nadmiernego rozciągnięcia siatkówki i wynikającego z tego urazu dołka środkowego. Dlatego ważne jest, aby utrzymać stabilny niski poziom ciśnienia wewnątrzgałkowego podczas iniekcji podsiatkówkowej.
Do wstrzykiwań podsiatkówkowych zaleca się komercyjną kaniulę podsiatkówkową 20/41 G (DORC) lub wykonaną na zamówienie kaniulę podsiatkówkową 25/41 G z podwójnym otworem. Kaniula umożliwia wydostanie się płynu z jamy ciała szklistego w zamian za BSS wstrzyknięty do przestrzeni podsiatkówkowej. Zapewnia to "jednoczesną" regulację ciśnienia wewnątrzgałkowego podczas iniekcji podsiatkówkowej. Schemat kaniuli dwuotworowej pokazano na rysunku 2. Wreszcie, PFCL jest stosowany w celu zmniejszenia ryzyka rozdarcia dołka 20,26,27. Ponieważ PFCL, takie jak oktalina, mają wyższy ciężar właściwy, wywierają siłę skierowaną w dół na siatkówkę podczas odwarstwienia dołka29. To dodatkowo stabilizuje proces tworzenia pęcherzyka odwarstwienia dołka i zwiększa rozszerzanie się pęcherzyka wzdłuż konturu siatkówki. Technika ta została z powodzeniem zastosowana do podsiatkówkowego wstrzykiwania rtPA w przypadku masywnego krwotoku podplamkowego z powodu nAMD30.
Przedtransplantacyjne usunięcie natywnego RPE pozwala na odtworzenie kompleksu RPE-fotoreceptor
Gospodarz RPE powinien zostać usunięty przed przeszczepem przeszczepu. Dzieje się tak, ponieważ odbudowa kompleksu RPE-fotoreceptor jest niezbędna, aby przeszczep RPE mógł pełnić swoje fizjologiczne funkcje wspierania fotoreceptorów21. Gospodarz RPE, jeśli nie zostanie usunięty, może stanowić mechaniczną barierę, która uniemożliwia odbudowę tego kompleksu. Można go usunąć poprzez podanie substancji chemicznych toksycznych dla RPE lub za pomocą fizycznych środków usuwania. Metody usuwania chemicznego obejmują ogólnoustrojowe lub podsiatkówkowe podawanie jodanu sodu31,32. Ponieważ jodan sodu powoduje rozległą degenerację fotoreceptorów, komórek RPE i naczyniówki włosowatej po podaniu, jego toksyczność siatkówkowa i ogólnoustrojowa wyklucza jego zastosowanie w badaniach na ludziach32,33. W związku z tym preferowane są fizyczne techniki śródoperacyjne. Opracowano różne metody fizyczne. W przypadku stosowania metod fizycznych ważne jest, aby membrana Brucha pozostała nieuszkodzona. Wiele badań in vitro wykazało zależność przeżywalności przeszczepu RPE od nienaruszonej błony Brucha 34,35,36.
Próby hydraulicznego oczyszczania wiązały się z pęknięciami błony Brucha, zwiększonym tempem rozwoju błony nasiatkówkowej i proliferacyjną witreoretinopatią, co skutkowało trakcyjnym odwarstwieniem siatkówki37. Szpatułka z pyłem diamentowym zaproponowana do oczyszczenia RPE doprowadziła również do pęknięć błony Brucha, co spowodowało proliferację komórkową z naczyniówki do przestrzeni podsiatkówkowej38. Co ciekawe, wykonany na zamówienie instrument z wysuwaną pętlą może usunąć leżące nad nim RPE z zachowaniem błony Brucha w oczach królików i świń11,39. Usunięcie leżącego u podstaw RPE jest również przydatne do tworzenia modeli zwierzęcych z RPE i zewnętrznym zanikiem siatkówki, podobnie jak w przypadku zaawansowanej zanikowej postaci AMD. Kiedy ogniskowy obszar RPE jest usuwany z plamki żółtej, rana RPE zamyka się poprzez przerost pozostałych komórek RPE. Jednak ta reakcja gojenia się ran jest związana z atrofią zewnętrznej warstwy jądrowej40. Chociaż stworzenie modelu zwierzęcego wykracza poza zakres tego manuskryptu, podobna procedura może stworzyć model zwierzęcy zaawansowanego zanikowego fenotypu AMD do testowania terapii komórkowych pochodzących z RPE.
Stosowanie syrolimusa, triamcynolonu, doksycykliny i minocykliny w celu zmniejszenia immunogennego odrzucenia przeszczepu
Uważa się, że przestrzeń podsiatkówkowa jest miejscem uprzywilejowanym immunologicznie, utrzymywanym przez nienaruszoną barierę krew-siatkówka i inne czynniki41. W wielu badaniach obejmujących podsiatkówkowe przeszczepianie pochodnych komórek macierzystych z nienaruszoną barierą krew-siatkówka, leki immunosupresyjne odgrywają znikomą rolę w przeżyciu przeszczepu42. Uważa się, że zewnętrzna bariera krew-siatkówka jest tworzona przez natywną warstwę RPE i ścisłe połączenia między komórkami RPE. Podczas gdy natywne usunięcie RPE pozwala na lepszą integrację przeszczepionego RPE i fotoreceptorów gospodarza, bariera krew-siatkówka zostaje w tym procesie zakłócona, co zwiększa prawdopodobieństwo odrzucenia immunologicznego. Klasycznie limfocyty T odgrywają kluczową rolę w procesie odrzucania przeszczepu innych narządów, takich jak nerka i wątroba43. W związku z tym początkowe schematy immunosupresyjne przeszczepu tkanki siatkówki były ukierunkowane na zmniejszenie tych adaptacyjnych odpowiedzi immunologicznych.
Sirolimus, mechanistyczny cel inhibitora rapamycyny, i takrolimus, inhibitor kalcyneuryny, są przykładami leków immunosupresyjnych ukierunkowanych na adaptacyjną odpowiedź immunologiczną. Jednak pomimo odpowiedniej supresji limfocytów T, wskaźniki przeżycia przeszczepów pozostają niskie. Ponadto wiadomo, że komórki RPE hamują aktywację limfocytów T poprzez uwalnianie czynników hamujących i promują wytwarzanie regulatorowych komórek T44. W związku z tym staje się coraz bardziej oczywiste, że odporność adaptacyjna może nie być jedynym czynnikiem przyczyniającym się do odrzucenia przeszczepu42. Podsiatkówkowe przeszczepienie produktów komórkowych może spowodować akumulację i aktywację mikrogleju45.
Mikroglej to makrofagi siatkówki. Składają się z dwóch głównych populacji: 1) mikrogleju okołonaczyniowego wewnętrznego unaczynienia siatkówki i 2) mikrogleju w miąższu tkanki siatkówki. Ponieważ mikroglej jest częścią wrodzonej odpowiedzi immunologicznej, glikokortykosteroidy doszklistkowe, takie jak triamcynolon, mogą hamować proliferację cytokin, w której pośredniczą46. Doksycyklina i minocyklina mogą również hamować aktywację mikrogleju i należy je rozważyć 47,48. Wreszcie, różnice w odrzuceniu immunologicznym alloprzeszczepów RPE w porównaniu z ksenoprzeszczepami nie są w pełni poznane49. Na przykład alloprzeciwciała przeciwko indukowanym pluripotencjalnym komórkom macierzystym RPE pochodzącym z komórek macierzystych zostały zgłoszone w surowicy modeli odrzucenia immunologicznego in vivo. Jednak rola tych przeciwciał i znaczenie odrzucenia za pośrednictwem przeciwciał w przeżyciu przeszczepu pozostaje nieznane50. W związku z tym proponuje się schemat wielolekowy wykorzystujący syrolimus do tłumienia odporności adaptacyjnej oraz kombinację triamcynolonu, doksycykliny i minocykliny do tłumienia odporności wrodzonej. Schemat ten jest z powodzeniem stosowany u królików z dobrymi wynikami przeżycia przeszczepu i minimalnymi skutkami ogólnoustrojowymi11.
Ograniczenia tej techniki chirurgicznej
W artykule opisano możliwą metodę chirurgiczną polegającą na dostarczeniu arkusza przeszczepu RPE do przestrzeni podsiatkówkowej NHP; Nie oznacza to jednak, że jest to jedyny zoptymalizowany sposób. Różni chirurdzy szklistkowo-siatkówkowi mogą mieć inne preferencje dotyczące instrumentacji i techniki. Na przykład ta konstrukcja urządzenia do implantacji może dostarczyć tylko płaskie implanty wsparte sztywniejszym nośnikiem komórek, a zatem może nie być odpowiednia dla stosunkowo elastycznych (lub zwijanych) implantów. Przeszczepy zawiesiny RPE mogą pominąć wiele z tej techniki. W związku z tym szczegóły chirurgiczne będą wymagały modyfikacji w oparciu o każdą strategię porodu.
Ponieważ zainteresowanie terapiami komórkowymi w leczeniu chorób zwyrodnieniowych siatkówki stale rośnie, model zwierzęcy NHP będzie miał zasadnicze znaczenie w badaniach przedklinicznych w celu zbadania czynników wpływających na przeżycie przeszczepu RPE. W niniejszym artykule zaproponowano strategie umożliwiające płynniejsze dostarczenie podplamkowego jednowarstwowego przeszczepu RPE w oku NHP. Zalecane są również metody lepszej wizualizacji powikłań śródoperacyjnych. Przewiduje się, że metody te będą nadal ulepszane wraz z rozszerzaniem się stosowania terapii komórkowych. Przyszłe prace metodyczne powinny również rozważyć zaproponowanie wyczerpującej listy badań w celu oceny różnych strukturalnych i funkcjonalnych aspektów przeszczepu.