¿Qué pasaría si, en personas con trastornos retinianos que causan ceguera, pudiéramos simplemente introducir en la retina células fotorreceptoras sanas derivadas en un plato de células madre y restaurar la vista? Es una estrategia tentadoramente sencilla para curar la ceguera, pero el enfoque se ha encontrado con una serie de obstáculos científicos, incluidas las células introducidas que mueren rápidamente o no se integran con la retina. Un nuevo estudio, publicado en Stem Cell Reports, supera estos desafíos y marca un progreso significativo hacia una terapia basada en células.
El trabajo, dirigido por un equipo de la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad de Pensilvania, en colaboración con investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison, el Hospital Infantil de Filadelfia y el Instituto Nacional del Ojo (NEI) de los Institutos Nacionales de Salud estadounidenses, presentó precursores de células fotorreceptoras humanas en las retinas de los perros. Un cóctel de medicamentos inmunosupresores permitió que las células sobrevivieran en las retinas de los receptores durante meses, donde comenzaron a formar conexiones con las células retinales existentes.
El equipo utilizó precursores derivados de células madre de células fotorreceptoras humanas desarrolladas en el laboratorio de Gamm, para que sirvieran como base de la terapia celular y progresar en el tratamiento de la ceguera
«En este estudio, queríamos saber si podíamos, uno, mejorar la entrega quirúrgica de estas células al espacio subretiniano; dos, obtener imágenes de las células in vivo; tres, mejorar su supervivencia; y cuatro, verlas migrar a la capa de la retina donde deberían estar y comenzar a integrarse«, comenta William Beltran, profesor de oftalmología en Penn Vet y autor principal del estudio. «La respuesta a todas esas preguntas era sí«.
Beltrán y Gustavo Aguirre, de Penn Vet, han estado interesados durante mucho tiempo en abordar los trastornos de ceguera de la retina y hasta la fecha han tenido un gran éxito en la producción de terapias génicas correctivas para afecciones con genes causales conocidos. Pero para muchos casos de degeneración retiniana hereditaria, no se ha identificado un gen. En otros pacientes, la enfermedad ha progresado tanto que ninguna célula fotorreceptora permanece lo suficientemente intacta para la terapia génica. En cualquier escenario, un enfoque de medicina regenerativa, en el que los fotorreceptores podrían volver a crecer por completo, sería extremadamente valioso.
Modelos caninos de degeneración retiniana
Para desarrollar una terapia celular, el equipo de Beltrán se unió a grupos dirigidos por John Wolfe de CHOP y Penn Vet; David Gamm de la Universidad de Wisconsin-Madison; y Kapil Bharti en el NEI, en un consorcio respaldado por la Iniciativa de objetivos audaces para la medicina regenerativa del NEI. La asociación combinó la experiencia del equipo de Beltrán en modelos caninos de degeneración retiniana y la vasta experiencia en enfoques de terapia basada en células de los laboratorios Wolfe, Gamm y Bharti.
Las células fotorreceptoras, que están formadas por bastones y conos, constituyen una capa de la retina externa fundamental para iniciar el proceso de visión, mediante el cual la energía de la luz se transforma en una señal eléctrica. Para funcionar correctamente, deben formar una conexión, o hacer sinapsis, con las células de la retina interna para transmitir la información visual. Por lo tanto, el objetivo de esta terapia celular es recrear esta capa y permitir que se integre con los otros tipos de células de la retina para transmitir señales de una capa a la siguiente, básico para tratar la ceguera.
Un ojo de tamaño humano
En el trabajo actual, el equipo utilizó precursores derivados de células madre de células fotorreceptoras humanas desarrolladas en el laboratorio de Gamm, para que sirvieran como base de la terapia celular. En colaboración con el laboratorio Bharti, desarrollaron un nuevo enfoque quirúrgico para inyectar las células, que fueron marcadas con marcadores fluorescentes, en las retinas de siete perros con visión normal y tres con una forma de degeneración retinal hereditaria, luego utilizaron una variedad de técnicas de imagen no invasivas para rastrear las células a lo largo del tiempo.
«El uso de un modelo animal de grandes dimensiones que sufre una forma natural de degeneración de la retina y tiene un ojo de tamaño humano fue fundamental para optimizar un procedimiento quirúrgico seguro y eficiente para administrar dosis de células que podrían usarse en pacientes«, comenta Gamm.
Los investigadores observaron que la captación de células era significativamente mejor en los animales con degeneración retiniana en comparación con aquellos con retinas normales.
Una barrera retiniana más permeable
«Lo que mostramos fue que, si inyectas las células en una retina normal que tiene sus propias células fotorreceptoras, la retina está prácticamente intacta y sirve como barrera física, por lo que las células introducidas no se conectan con las neuronas de segundo orden de la retina, las células bipolares«, indica Beltrán. «Pero en tres perros que se encontraban en una etapa avanzada de degeneración de la retina, la barrera de la retina era más permeable. En ese entorno, las células tenían una mejor capacidad para comenzar a moverse hacia la capa correcta de la retina«.
Debido a que el sistema inmunitario de los perros podía interpretar las células humanas trasplantadas como entidades extrañas, los investigadores hicieron lo que se haría en otros procedimientos de trasplante de tejido: administraron a los perros medicamentos inmunosupresores. El trío de medicamentos había sido probado previamente por Oliver Garden, un inmunólogo veterinario de Penn Vet en el momento del estudio, quien ahora es decano de la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad Estatal de Luisiana.
Comprobar si hay respuesta funcional
De hecho, mientras que las poblaciones de células inyectadas se redujeron sustancialmente en los perros que no recibieron los inmunosupresores, el número de células disminuyó pero luego se mantuvo en los perros que recibieron el cóctel. La caracterización adicional de las células introducidas reveló evidencia de posibles sinapsis. «Vimos que sí, algunos parecen ‘dar la mano’ a esas neuronas de segundo orden«, concluye Beltrán. «Parecía haber contacto«. La próxima etapa de este proyecto será continuar optimizando la terapia y luego probar si hay una respuesta funcional, es decir, una mejor visión, en sus receptores, lo que es básico para tratar la ceguera.
Fuente: Stem Cell Reports.
