Las células oculares retinianas cultivadas en laboratorio hacen conexiones exitosas, abren la puerta a ensayos clínicos para tratar la ceguera

Las células retinales cultivadas a partir de células madre pueden llegar y conectarse con vecinos, según un nuevo estudio, completando un «apretón de manos» que puede mostrar que las células están listas para ensayos en humanos con trastornos oculares degenerativos.

Hace más de una década, investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison desarrollaron una forma de hacer crecer grupos organizados de células, llamados organoides, que se asemejan a la retina, el tejido sensible a la luz en la parte posterior del ojo. Engatusaron a las células de la piel humana reprogramadas para que actuaran como células madre y se desarrollaran en capas de varios tipos de células de la retina que detectan la luz y, en última instancia, transmiten lo que vemos al cerebro.

«Queríamos utilizar las células de esos organoides como piezas de repuesto para los mismos tipos de células que se han perdido en el curso de las enfermedades de la retina», dice David Gamm, profesor de oftalmología de la UW-Madison y director del McPherson Eye Research Institute, cuyo el laboratorio desarrolló los organoides. «Pero después de crecer en un plato de laboratorio durante meses como grupos compactos, la pregunta permaneció: ¿las células se comportarán adecuadamente después de que las separemos? Porque eso es clave para introducirlas en el ojo de un paciente».

Durante 2022, los colaboradores de Gamm y UW-Madison estudios publicados mostrando que las células retinales cultivadas en plato llamadas fotorreceptores responden como las de una retina sana a diferentes longitudes de onda e intensidades de luz, y que una vez que se separan de las células adyacentes en su organoide, pueden alcanzar nuevos vecinos con cordones biológicos característicos llamados axones .

«La última pieza del rompecabezas era ver si estos cables tenían la capacidad de conectarse o darse la mano con otros tipos de células de la retina para comunicarse», dice Gamm, cuyos nuevos resultados sobre conexiones exitosas entre las células se publicarán. esta semana en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.

Las células de la retina y el cerebro se comunican a través de sinapsis, pequeños espacios en las puntas de sus cuerdas. Para confirmar que sus células retinales cultivadas en laboratorio tienen la capacidad de reemplazar las células enfermas y transportar información sensorial como las sanas, los investigadores necesitaban demostrar que podían hacer sinapsis.

Xinyu Zhao, profesor de neurociencia de UW-Madison y coautor del nuevo estudio, trabajó con las células del laboratorio Gamm para ayudar a estudiar su capacidad para formar conexiones sinápticas. Hicieron esto utilizando un virus de la rabia modificado para identificar pares de células que podrían formar los medios para comunicarse entre sí.

El equipo de investigación, que incluía a estudiantes de posgrado y los coautores Allison Ludwig y Steven Mayerl, dividió los organoides de la retina en células individuales, les dio una semana para extender sus axones y hacer nuevas conexiones, los expuso al virus y luego tomó un vistazo. Lo que vieron fueron muchas células de la retina marcadas con un color fluorescente que indica que una infección de rabia había infectado a uno a través de una sinapsis formada con éxito entre vecinos.

«Hemos estado construyendo esta historia juntos en el laboratorio, pieza por pieza, para generar confianza de que vamos en la dirección correcta», dice Gamm, quien patentó los organoides y cofundó Opsis Therapeutics, con sede en Madison. que está adaptando la tecnología para tratar los trastornos oculares humanos en función de los descubrimientos de UW-Madison. «Todo conduce, en última instancia, a los ensayos clínicos en humanos, que son claramente el siguiente paso».

Después de confirmar la presencia de conexiones sinápticas, los investigadores analizaron las células involucradas y encontraron que los tipos de células retinianas más comunes que forman sinapsis eran fotorreceptores (bastones y conos) que también se pierden en enfermedades como la retinosis pigmentaria y la degeneración macular relacionada con la edad. como en ciertas lesiones oculares. El siguiente tipo de célula más común, las células ganglionares de la retina, se degeneran en trastornos del nervio óptico como el glaucoma.

«Esa fue una revelación importante para nosotros», dice Gamm. «Realmente muestra el impacto potencialmente amplio que podrían tener estos organoides retinianos».