MADRID, 16 Abr. (EUROPA PRESS) -
Los investigadores han descubierto una técnica para reprogramar directamente células de la piel para convertirlas en bastones sensibles a la luz. Estos bastones hechos en laboratorio permitieron a los ratones ciegos detectar la luz tras ser les trasplantados en los ojos de los animales, según publican en la revista 'Nature'.
Hasta ahora, los investigadores han reemplazado estos fotorreceptores moribundos en modelos animales creando células madre de la piel o las células sanguíneas, programando esas células madre para convertirse en bastones, que luego se trasplantan en la parte posterior del ojo. En el nuevo estudio, los científicos muestran que es posible omitir el paso intermedio de células madre y reprogramar directamente las células de la piel en fotorreceptores para su trasplante a la retina.
"Este es el primer estudio que muestra que la reprogramación química directa puede producir células similares a la retina, lo que nos brinda una estrategia nueva y más rápida para desarrollar terapias para la degeneración macular asociada a la edad y otros trastornos de la retina causados por la pérdida de fotorreceptores", explica Anand Swaroop, investigador principal en el Laboratorio de Neurobiología, Neurodegeneración y Reparación del Instituto Nacional del Ojo (NEI), que caracterizó las células fotorreceptoras de barra reprogramadas mediante análisis de expresión génica.
"El beneficio inmediato será la capacidad de desarrollar rápidamente modelos de enfermedad para que podamos estudiar los mecanismos de la enfermedad. La nueva estrategia también nos ayudará a diseñar mejores enfoques de reemplazo celular", añade.
Los científicos han estudiado las células madre pluripotentes inducidas (iPS) con intenso interés durante la última década. Las IPSC se desarrollan en un laboratorio a partir de células adultas, en lugar de tejido fetal, y se pueden usar para producir casi cualquier tipo de célula o tejido de reemplazo. Pero los protocolos de reprogramación de células iPS pueden tardar seis meses antes de que las células o los tejidos estén listos para el trasplante.
Por el contrario, la reprogramación directa descrita en el estudio actual convenció a las células de la piel en fotorreceptores funcionales listos para el trasplante en solo 10 días. Los investigadores demostraron su técnica en ojos de ratón, utilizando células de piel derivadas de ratones y humanos.
"Nuestra técnica va directamente de la célula de la piel al fotorreceptor sin la necesidad de células madre en el medio", explica el investigador principal del estudio, Sai Chavala, CEO y presidente de CIRC Therapeutics y el Centro para la Innovación de la Retina. También es director de servicios de retina en KE Eye Centers de Texas y profesor de cirugía en la Universidad Cristiana de Texas y en la Facultad de Medicina del Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad del Norte de Texas (UNTHSC), Fort Worth.
La reprogramación directa implica bañar las células de la piel en un cóctel de cinco compuestos de moléculas pequeñas que juntas median químicamente las vías moleculares relevantes para el destino de la célula fotorreceptora de barra. El resultado son células bastones que imitan las originales en apariencia y función.
Los investigadores realizaron perfiles de expresión génica, que mostraron que los genes expresados por las nuevas células eran similares a los expresados por bastones reales. Al mismo tiempo, los genes relevantes para la función de las células de la piel habían sido regulados negativamente.
Los investigadores trasplantaron las células en ratones con degeneración retiniana y luego probaron sus reflejos pupilares, que es una medida de la función del fotorreceptor después del trasplante. En condiciones de poca luz, la constricción de la pupila depende de la función del fotorreceptor del bastón. Al mes del trasplante, seis de 14 (43%) animales mostraron una constricción pupilar robusta bajo poca luz en comparación con ninguno de los controles no tratados.
Además, los ratones tratados con constricción de la pupila tenían significativamente más probabilidades de buscar y pasar tiempo en espacios oscuros en comparación con los ratones tratados sin respuesta de la pupila y controles no tratados. La preferencia por los espacios oscuros es un comportamiento que requiere visión y refleja la tendencia natural del ratón a buscar lugares seguros y oscuros en lugar de los claros.
"Incluso los ratones con degeneración retiniana severamente avanzada, con pocas posibilidades de tener fotorreceptores vivos restantes, respondieron al trasplante. Tales hallazgos sugieren que las mejoras observadas se debieron a los fotorreceptores fabricados en laboratorio y no a un efecto auxiliar que apoyó la salud del huésped fotorreceptores existentes", precisa el primer autor del estudio, Biraj Mahato, investigador científico del UNTHSC.
Tres meses después del trasplante, los estudios de inmunofluorescencia confirmaron la supervivencia de los fotorreceptores de laboratorio, así como sus conexiones sinápticas a las neuronas en la retina interna.
Se necesita más investigación para optimizar el protocolo para aumentar el número de fotorreceptores funcionales trasplantados. "Es importante destacar que los investigadores descubrieron cómo esta reprogramación directa está mediada a nivel celular. Estas ideas ayudarán a los investigadores a aplicar la técnica no solo a la retina, sino a muchos otros tipos de células", apunta Swaroop.
"Si se puede mejorar la eficiencia de esta conversión directa, esto puede reducir significativamente el tiempo que lleva desarrollar un producto potencial de terapia celular o un modelo de enfermedad", señala dijo el doctor Kapil Bharti, investigador principal y jefe de la Sección de Investigación Translacional de Células Oculares y Troncales del NEI.
