Эпидермальный пласт трансгенной кожи, выращенной на фибрине. Tobias Hirsch et al / Nature, 2017
Ученые и врачи из Германии и Италии два года назад смогли заменить 80 процентов кожи мальчика, страдающего буллезным эпидермолизом, трансгенной кожей из его собственных клеток. Болезнь не проявлялась вновь. Исследование опубликовано в Nature.
Буллезный эпидермолиз (БЭ) — генетическое заболевание, для которого характерно образование пузырей и эрозий на коже и слизистых оболочках, а также чувствительность кожи к незначительным травмам. БЭ делится на три основных типа: простой, пограничный, дистрофический, которые определяются уровнем образования пузырей в слоях кожи. При пограничном типе, которым страдал пациент, пузыри образуются на уровне светлой пластинки (lamina lucida). Это связано с нарушением работы гена LAMB3, который кодирует эпидермальный якорный белок ламинин β3. При этом нарушается механическая связь эпидермиса и дермы. Пациенты испытывают сильные боли, часто страдают кожными инфекциями и онкологическими заболеваниям. Раньше эта болезнь считалась неизлечимой. По данным международной ассоциации DEBRA International cейчас в мире ей болеет около полумиллиона человек (в США один из 50 000 детей рождается с буллезным эпидермолизом).
В ходе телефонной пресс-конференции Nature авторы исследования рассказали, что прогнозы пациента, с которым они работали, были очень плохими, он потерял почти весь эпидермис, страдал дистрофией, ему был постоянно необходим морфин. В течение последнего перед началом эксперимента года он питался только через трубку, и поддержание его жизни требовало больших усилий. На тот момент пациенту было семь лет. Трансплантация кожи отца и попытки использовать искусственные аналоги не помогали - кожа не приживалась, и врачи считали, что шансов на выживание у пациента практически нет. Сейчас, спустя два года, он жив, чувствует себя хорошо, занимается в школе спортом, и на коже его нет пузырей.
Для того, чтобы создать трансгенную кожу, у пациента брали биопсию эпидермиса (около четырех квадратных сантиметров) и выращивали на фибриновых слоях отдельные его культуры. Их обрабатывали ретровирусными векторами, вносящими копию "здорового", работающего гена LAMB3 в геном. Ген попадал при этом в произвольное место, однако ПЦР-анализ показал, что чаще всего он попадает в некодирующие последовательности генома и не нарушает работу других генов. За время работы с трансгенной кожей ученые не наблюдали каких-либо проблем, связанных с использованием ретровирусных векторов для модификации генома. Кроме того, они подчеркивают, что генетические модификации в этом типе операций затрагивают только кожу, поэтому нет риска воздействия на остальной организм.
Культуры клеток эпидермиса выращивали в форме больших пластов, толщину которых можно было регулировать, подобно тому, как выращивают культуры собственных клеткок пациентов кожи при ожогах. Пласты затем аккуратно помещались на открытые участки дермы, предварительно подвергнутые тщательной антибактериальной обработке. Сшивания и каких-либо иных механических манипуляций при этом не требовалось, пласты приживались самостоятельно.
Первичная стабилизация новой кожи, сообщили ученые, занимает около двух недель. После этого кожа выглядит и ощущается почти как собственная. На ней также постепенно начинают расти волосы и развиваться потовые и сальные железы. Трансплантацию проводили в три этапа, а в целом все лечение заняло около восьми месяцев.
а. Пациент перед операцией. b. Схема пораженных участков (зеленым обозначены зоны с пузырями, красным - с потерянным эпидермисом), с. Восстановленная кожа с малым количеством пузырей (≤2% поверхности), d. Нормальная эластичность кожи. е. Отсутствие новых пузырей на участке, откуда брали биопсию. Tobias Hirsch et al / Nature, 2017
Ученые полагают, что кожа пациента будет оставаться здоровой в течение всей его жизни, поскольку генетические модификации были внесены, в том числе, в прогениторные клетки (стволовые клетки на первичных этапах дифференцировки). Эти клетки поддерживают численность своей популяции на определенном уровне и по необходимости заменяют клетки эпидермиса (полностью эпидермис заменяется приблизительно раз в месяц). Отслеживание клонов клеток показало, что за долговременную регенерацию эпидермиса отвечают, в основном, так называемые "голоклональные" (долгоживущие и практически не дифференцированные) стволовые клетки. Ученые подчеркнули, что пациент, которому в 2006 году в ходе аналогичной операции заменили кожу ног, остается здоровым уже 11 лет.
Постепенное замещение эпидермиса разными типами прогениторных клеток. Tobias Hirsch et al / Nature, 2017
А о нелысеющей трансгенной коже можно почитать здесь.