Современные технологии позволяют выращивать в лаборатории трехмерные структуры, напоминающие сетчатку человеческого глаза. Такие структуры называют органоидами.
Однако получить клетки, внешне похожие на фоторецепторы, еще не означает восстановить их способность воспринимать свет и передавать зрительную информацию.
Исследователи МФТИ и Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН представили метод электрофизиологического исследования клеток лабораторно выращенной сетчатки. Работа опубликована в 2026 году в научном издании Methods in Molecular Biology.
Как ученые проверяют работу искусственных клеток?
Для исследования используется технология patch-clamp, позволяющая с помощью тончайшего стеклянного микроэлектрода измерять электрические характеристики отдельных клеток.
Ученые регистрируют изменения мембранного потенциала и движение ионов через клеточную мембрану, оценивая работу ионных каналов, участвующих в формировании электрических сигналов.
Особенно важно, что такие измерения можно проводить на разных этапах созревания органоида.
Это позволяет установить, как постепенно меняются функциональные свойства клеток и насколько они приближаются по отдельным электрофизиологическим характеристикам к естественным фоторецепторам.
Почему это важно для будущего лечения?
Сегодня исследователи рассматривают органоиды сетчатки как перспективную модель для изучения наследственных и дегенеративных заболеваний, проверки новых лекарственных препаратов и развития клеточной терапии.
Но при создании таких методов необходимо знать не только строение выращенных клеток, но и их функциональные возможности.
Электрофизиологические исследования помогают оценивать свойства клеток еще до того, как они могут рассматриваться для дальнейшего экспериментального применения.
В перспективе подобные методы могут оказаться полезными при разработке клеточных трансплантатов, оптогенетической терапии и нейроэлектронных интерфейсов.
Однако сама регистрация электрической активности еще не доказывает, что выращенные клетки способны полноценно воспринимать свет, формировать зрительный сигнал и передавать его другим нейронам сетчатки.
Поэтому речь идет о важном инструменте фундаментальных исследований, а не о готовом способе восстановления зрения.
Сегодня мы научились выращивать различные типы клеток и даже формировать из них структуры, которые по своей организации напоминают отдельные ткани человеческого организма.
Но насколько эти структуры действительно способны выполнять функции естественных тканей?
Мы можем получить клетку, которая обладает характерной формой фоторецептора, содержит необходимые белки и имеет соответствующие молекулярные маркеры.
Но этого недостаточно, чтобы утверждать, что она функционирует как настоящий фоторецептор.
Необходимо доказать, что клетка способна реагировать на световой стимул, правильно преобразовывать его в электрический сигнал и передавать информацию следующим нейронам сетчатки.
Поэтому использование метода patch-clamp представляется мне важным направлением исследования искусственно выращенных клеток.
Он позволяет объективно оценивать отдельные электрофизиологические характеристики, работу ионных каналов и изменения, происходящие по мере созревания клеток.
Однако здесь я бы обратил внимание на одно обстоятельство.
Наличие электрического ответа еще не означает, что клетка приобрела полноценную зрительную функцию.
Для этого необходимо исследовать специфическую реакцию на свет, механизмы фототрансдукции и взаимодействие с другими клетками сетчатки.
Особенно важно понять, смогут ли выращенные клетки интегрироваться в существующую нейронную сеть и участвовать в передаче зрительной информации.
Ведь даже если мы получим функционально зрелые фоторецепторы, это еще не означает, что после их трансплантации восстановятся нарушенные нейронные связи.
Что это означает для будущего офтальмологии?
«На мой взгляд, одна из главных проблем современной клеточной терапии заключается в том, что мы иногда слишком быстро переходим от получения клеток, похожих на нормальные, к предположению об их лечебных возможностях.
Но в офтальмологии недостаточно просто вырастить фоторецептор. Необходимо доказать, что он способен выполнять свою физиологическую функцию, взаимодействовать с другими нейронами и участвовать в формировании зрительного сигнала.
Поэтому исследования российских ученых представляют для меня интерес именно как способ объективной проверки функционального состояния выращенных клеток.
При этом я бы не стал говорить, что мы уже приблизились непосредственно к восстановлению зрения с помощью таких органоидов. Между регистрацией электрической активности отдельной клетки и восстановлением полноценной зрительной функции существует огромная дистанция.
Нам предстоит научиться не только выращивать необходимые клетки, но и обеспечивать их правильное созревание, жизнеспособность, интеграцию в ткани сетчатки и восстановление нейронных связей.
Но без объективных методов оценки функции клеток дальнейшее развитие таких технологий практически невозможно.
Именно поэтому я считаю эту работу важным элементом фундаментальной научной базы, на которой в будущем могут строиться новые методы лечения дегенеративных заболеваний сетчатки.»
Профессор В.В. Куренков