Hasta ahora, en sus experiencias de laboratorio con animales, los investigadores han reemplazado los fotorreceptores moribundos creando nuevas células madre a partir de las células de la piel o del sistema sanguíneo, y programándolas para que se conviertan en fotorreceptores, que luego se trasplantan a la retina. En este nuevo estudio que hoy comparto con vosotros, los científicos muestran que es posible omitir el paso intermedio de las células madre y reprogramar directamente las células de la piel en fotorreceptores.
«Este es el primer estudio que muestra que la reprogramación química directa puede producir células similares a las de la retina, en concreto fotorreceptores tipo bastón, lo que nos abre la puerta a una estrategia nueva y más rápida para desarrollar terapias para la degeneración macular relacionada con la edad y otros trastornos de la retina causados por la pérdida de los fotorreceptores», dijo Anand Swaroop, Ph.D., investigador principal en el NEI Neurobiology, Neurodegeneration, and Repair Laboratory.
«El beneficio inmediato de este descubrimiento será la capacidad de modelizar rápidamente la enfermedad y sus variantes, y así poder estudiar los mecanismos que la producen. La nueva estrategia también nos ayudará a diseñar mejores enfoques para su tratamiento mediante reemplazo celular».
Los científicos llevan estudiado las “células madre pluripotentes inducidas” (induced pluripotent stem (iPS)) con mucho interés durante la última década. Las iPS 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 necesitar hasta seis meses antes de que las células o los tejidos estén listos para el trasplante. Por el contrario, la reprogramación directa descrita en este nuevo estudio logró que las células de la piel se convirtieran en fotorreceptores funcionales listos para el trasplante en solo 10 días. Los investigadores confirmaron el buen funcionamiento de su técnica en ojos de ratón, utilizando células cutáneas obtenidas a partir de ratones y humanos.
«Nuestra técnica va directamente de la célula de la piel al fotorreceptor sin la necesidad de pasar por las células madre», dijo el investigador principal del estudio, Sai Chavala, M.D., CEO y presidente de CIRC Therapeutics y el Center for Retina Innovation.
La técnica de reprogramación directa consiste en bañar las células de la piel en un cóctel de cinco compuestos de moléculas mas pequeñas que juntas actúan químicamente sobre las vías moleculares relevantes para dar lugar a una célula fotorreceptora de tipo bastón. El resultado son fotorreceptores de bastón que imitan los bastones nativos en apariencia y función.
Los investigadores realizaron perfiles de expresión génica, que mostraron que los genes de las nuevas células eran similares a los de los fotorreceptores de bastón reales. Al mismo tiempo, los genes relevantes para la función de las células de la piel habían sido modificados negativamente para obviar su función original.
Los investigadores trasplantaron estas nuevas células en ratones con degeneración macular y luego probaron sus reflejos pupilares, un test que permite verificar el funcionamiento del fotorreceptor después del trasplante. En condiciones de poca luz, la constricción de la pupila depende de la función de los fotoreceptores tipo bastón. Pasado un mes tras el trasplante, 43% (6 de 14) de los animales mostraron una constricción pupilar robusta en condiciones de poca luminosidad en comparación con ninguno de los controles no tratados.
Además, los ratones tratados y que tenían una respuesta robusta de su constricción pupilar mostraban una mayor probabilidad de buscar y pasar tiempo en espacios oscuros en comparación con los ratones tratados, pero sin respuesta pupilar, y los ratones de control (no tratados). La preferencia por los espacios oscuros es un comportamiento que requiere una buena visión y que refleja la tendencia natural de los ratones a buscar lugares seguros y oscuros en lugar de los iluminados.
«Incluso los ratones con degeneración macular severa y avanzada, con pocas posibilidades de tener fotorreceptores vivos, respondieron positivamente al trasplante. Tales hallazgos sugieren que las mejoras observadas se debieron a los fotorreceptores fabricados en el laboratorio y no a un efecto benéfico del tratamiento sobre la salud y el funcionamiento de los fotorreceptores existentes «, dijo el primer autor del estudio, Biraj Mahato, Ph.D., científico investigador, UNTHSC.
Tres meses después del trasplante, los estudios de inmunofluorescencia confirmaron la supervivencia de los fotorreceptores de laboratorio, así como la existencia de conexiones sinápticas con las neuronas de la retina.
«Es importante destacar que los investigadores descubrieron cómo esta reprogramación directa es gestionada a nivel celular. Este descubrimiento ayudará a los investigadores a aplicar la técnica no solo a las células de la retina, sino a muchos otros tipos de células», dijo 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«, dijo Kapil Bharti, Ph.D., investigador principal y jefe del Ocular and Stem Cell Translational Research Section en el NEI.
Fuente: Researchers restore sight in mice by turning skin cells into light-sensing eye cells
Créditos de la foto: Sai Chavala, M.D. « Three months after transplantation, immunofluorescence studies confirmed the survival of the chemically induced photoreceptor-like cells (green)”