Más cerca de usar terapias con células madre frente a enfermedades oculares

Ojo, retina
PIXABAY
Publicado 03/01/2018 8:37:33CET

MADRID, 3 Ene. (EUROPA PRESS) -

Científicos del Instituto Nacional del Ojo (NEI, por sus siglas en inglés), que forma parte de los Institutos Nacionales de Salud estadounidenses, informan que pequeñas protuberancias en forma de tubo llamadas cilios primarios en las células del epitelio pigmentario de la retina (EPR) --una capa de células en la parte posterior del ojo-- son esenciales para la supervivencia de los fotorreceptores sensibles a la luz de la retina.

El descubrimiento da un paso más en los esfuerzos para producir EPR derivado de células madre para trasplante en pacientes con atrofia geográfica, también conocida como degeneración macular relacionada con la edad (DMAE) de tipo seca, una de las principales causas de ceguera en Estados Unidos.

"Ahora tenemos una mejor idea sobre cómo generar y reemplazar células del EPR, que parecen estar entre las primeras en dejar de funcionar correctamente en la DMAE", subraya el investigador principal del estudio, Kapil Bharti, investigador en NEI. Bharti lidera el desarrollo de EPR derivado de células madre del paciente para un ensayo clínico de DMAE que se lanzará en 2018.

En un ojo sano, las células del EPR nutren y soportan los fotorreceptores, las células que convierten la luz en señales eléctricas que viajan al cerebro a través del nervio óptico. Las células EPR forman una capa justo detrás de los fotorreceptores. En la atrofia geográfica, las células del EPR mueren, lo que hace que los fotorreceptores se degeneren, causando la pérdida de la visión.

Bharti y sus colegas, cuyo trabajo se detalla este martes en 'Cell Reports', esperan detener e invertir la progresión de la atrofia geográfica mediante la sustitución del ERP enfermo por un ERP hecho en el laboratorio. El enfoque implica el uso de las células sanguíneas de un paciente para generar células madre pluripotentes inducidas (iPSCs, por sus siglas en inglés), células capaces de convertirse en cualquier tipo de célula en el cuerpo. Las iPSCs se cultivan en el laboratorio y luego se les persuade para que se conviertan en EPR para la implantación quirúrgica.

No obstante, los intentos de crear implantes EPR funcionales se han topado con un obstáculo recurrente: las iPSCs programadas para convertirse en células del EPR tienen una tendencia a atascarse en el desarrollo, dice Bharti. "Las células con frecuencia no maduran en un EPR funcional capaz de soportar fotorreceptores. Sin embargo, en los casos en que maduran, la maduración del ERP coincide con la aparición de cilios primarios en las células iPSC- EPR".

FUNCIONES SIMILARES A LAS DEL EPITELIO PIGMENTARIO DE LA RETINA

Los investigadores probaron tres fármacos conocidos por modular el crecimiento de los cilios primarios en el EPR derivado de iPSC. Como se predijo, los dos medicamentos conocidos por impulsar el crecimiento de los cilios mejoraron significativamente la maduración estructural y funcional del EPR derivado de iPSC. Una característica importante de la madurez observada fue que todas las células del ERP se orientaron adecuadamente, formando correctamente una sola monocapa funcional.

El perfil de expresión del gen de las células EPR derivadas de iPSC también se parecía al de las células del EPR adulto. Y, lo que es más importante, las células desempeñaban una función crucial de las células EPR maduras: engullían las puntas de los segmentos externos de los fotorreceptores, un proceso de poda que mantiene a los fotorreceptores funcionando correctamente.

Por el contrario, las células EPR derivadas de iPSC expuestas al tercer fármaco, un inhibidor del crecimiento de los cilios, demostraron una estructura y funcionalidad severamente alteradas. Como confirmación adicional de sus observaciones, cuando los autores destruyeron genéticamente la expresión de la proteína ciliar IFT88, el EPR derivado de iPSC mostró maduración severa y defectos funcionales, según lo confirmado por el análisis de expresión génica.

La tinción tisular mostró que la eliminación de IFT88 conducía a una menor densidad de células EPR derivadas de iPSC y polaridad funcional, es decir, las células dentro del tejido de EPR apuntaban en la dirección incorrecta. Bharti y su grupo encontraron resultados similares en células pulmonares derivadas de iPSC, otro tipo de célula epitelial con cilios primarios. Cuando las células de pulmón derivadas de iPSC se expusieron a fármacos que potencian el crecimiento de los cilios, la inmunotinción confirmó que las células se veían estructuralmente maduras.

El informe sugiere que los cilios primarios regulan la supresión de la vía canónica WNT, una vía de señalización celular implicada en el desarrollo embrionario. La supresión de la vía WNT durante el desarrollo de EPR instruye a las células para que dejen de dividirse y comiencen a diferenciarse en EPR adulto, según los investigadores.

Los científicos también generaron EPR derivado de iPSC de un paciente con ciliopatía, un trastorno que causa la pérdida severa de la visión debido a la degeneración de los fotorreceptores. La ciliopatía del paciente se asoció con mutaciones del gen de cilios CEP290. Comparado con un donante sano, el EPR derivado de iPSC del paciente con ciliopatía tenía cilios que eran más pequeños. El EPR derivado del iPSC del paciente también presentaba maduración y defectos funcionales similares a los que presentaban el declive de IFT88.

Nuevos estudios en un modelo de ratón de ciliopatía confirmaron una importante relación temporal: mirando a través de varias etapas de desarrollo temprano, los defectos del EPR precedieron a la degeneración del fotorreceptor, que proporciona información adicional sobre la degeneración retiniana inducida por ciliopatía.

Los hallazgos del estudio se han incorporado al protocolo del grupo para producir EPR de grado clínico derivado de iPSC. También aportarán información sobre el desarrollo de modelos de enfermedades para la investigación de la DMAE y otras enfermedades retinianas degenerativas, concluye Bharti.