В июне 2015 года в ожоговое отделение немецкого госпиталя поступил семилетний мальчик, вся поверхность кожи которого была покрыта волдырями. Их причиной были не ожоги, а редкое генетическое заболевание под названием буллёзный эпидермолиз (epidermolysis bullosa). Из-за него ребёнок потерял 80% наружного слоя эпидермиса, открыв путь опасным для жизни инфекциям.

Причиной возникновения этого генетического заболевания является мутация в генах, кодирующих ламинин-332 — ключевой компонент базальных мембран, тонкого бесклеточного слоя, отделяющего соединительную ткань от эпителия. Пациенты с таким диагнозом часто умирают в раннем возрасте, а у выживших развиваются хронические повреждения кожи и слизистой оболочки, что осложняет жизнь (к таким детям буквально нельзя прикасаться) и ведёт к раку кожи.

Учитывая угрозу жизни ребёнка, его посчитали подходящим пациентом для испытания регенерации почти полного эпидермиса из трансгенных стволовых клеток. Международная группа европейских учёных и медиков вырастили и пересадили мальчику новую кожу, которая покрывает 80% тела, в том числе практически целиком руки, ноги и спину.

Слева: демонстрация нормальной функциональности и эластичности трансгенной кожи. Справа: отсутствие формирования волдырей в местах, где была взята биопсия после трансплантации

Учёные и раньше экспериментировали с данным методом генной терапии, выращивая небольшие фрагменты кожи из стволовых клеток пациента. Например, над таким же проектом работает группа из Стэнфордского университета (США) совместно с биотехнологической компанией Abeona, но они говорят, что никогда не думали над полной пересадкой кожи пациента, а выращивают только небольшие листы для повреждённых участков. Эта операции в Германии представляет собой самую крупную в мире демонстрацию трансгенной кожи.

Пациент с потерей 80% наружного слоя эпидермиса. Фото: журнал Nature

Есть три основных типа буллёзного эпидермолиза. В данном случае клетки мальчика содержали мутировавшие копии гена LAMB3, который, как уже упоминалось, кодирует ламинин-332 и помогает укрепить эпидермис.

Исследователи извлекли клетки из неповреждённых участков кожи. Из этих образцов изолировали стволовые клетки, способные воссоздать новую кожу (как известно, у человека постоянно идёт процесс регенерации эпидермиса). В рамках трансгенной операции стволовые клетки заразили специально сконструированным вирусом, который запрограммирован изменять мутировавшие копии гена LAMB3 на нормальные копии. После своеобразного «генетического перекодирования» учёные начали выращивать листы здоровых стволовых клеток на пластиковом основании, которые затем имплантировали на кожу пациента.

Лист трансгенных стволовых клеток. Фото: Центр регенеративной медицины, Университет Модены и Реджо-нель-Эмилии (Италия)

Выращенные листы имели разный размер: от 5×7 см до 13×13 см.

Трансплантация кожи на 80% поверхности тела потребовала трёх операций. С тех пор прошло уже больше 21 месяца. Регенерация кожи в реконструированных областях осуществляется нормально, без образования волдырей. Ребёнок наконец-то смог вернуться в школу и даже играет в футбол, сообщают учёные. Они считают, что больше не будет необходимости проводить повторные операции, чтобы вживлять новые листы стволовых клеток. Судя по всему, генетическое заболевание полностью вылечено — большинство неправильных копий гена заменено на правильную версию. Новая кожа останется с человеком навсегда и будет постоянно регенерировать с уже корректным геном LAMB3.

Регенерация кожи с помощью трансгенных культур. Показана имплантация пластиковых листов с генетически изменёнными стволовыми клетками на левую руку и спину, процесс заживления через один месяц (f, h) и через четыре месяца (i). Фото: Nature

По мнению специалистов, генная терапия — лучший вариант лечения пациентов с буллёзным эпидермолизом, поскольку для этого заболевания не существует лекарств. Во всём мире данным видом генетической мутации страдают около 500 000 человек. Для них возможность получить настоящую здоровую трансгенную кожу означает начало новой, полноценной жизни.

Научная статья «Регенерация полного человеческого эпидермиса с помощью трансгенных стволовых клеток» опубликована 8 ноября 2017 года в журнале Nature (doi: 10.1038/nature24487, pdf).