Los científicos del National Eye Institute NEI, parte de los Institutos Nacionales de Salud, informan que pequeñas protuberancias en forma de tubo llamadas cilios primarios en las células del epitelio pigmentario de la retina RPE, una capa de células en la parte posterior deel ojo - son esenciales para la supervivencia de los fotorreceptores fotosensibles de la retina. El descubrimiento ha avanzado en los esfuerzos para hacer RPE derivado de células madre para trasplante en pacientes con atrofia geográfica, también conocida como degeneración macular seca relacionada con la edad AMD,una de las principales causas de ceguera en los EE. UU. El estudio aparece en el 2 de enero Informes de celda .
"Ahora tenemos una mejor idea sobre cómo generar y reemplazar las células RPE, que parecen estar entre los primeros tipos de células que dejan de funcionar correctamente en la AMD", dijo el investigador principal del estudio, Kapil Bharti, Ph.D.,Investigador de Stadtman en el NEI. Bharti lidera el desarrollo de RPE derivado de células madre de pacientes para un ensayo clínico de AMD que se lanzará en 2018.
En un ojo sano, las células RPE nutren y apoyan los fotorreceptores, las células que convierten la luz en señales eléctricas que viajan al cerebro a través del nervio óptico. Las células RPE forman una capa justo detrás de los fotorreceptores. En la atrofia geográfica, las células RPE mueren,lo que hace que los fotorreceptores se degeneren, lo que lleva a la pérdida de visión.
Bharti y sus colegas esperan detener e invertir la progresión de la atrofia geográfica al reemplazar el RPE enfermo con RPE hecho en laboratorio. El enfoque implica el uso de las células sanguíneas de un paciente para generar células madre pluripotentes inducidas iPSCs, células capaces de convertirsecualquier tipo de célula en el cuerpo. Las iPSC se cultivan en el laboratorio y luego se convencen para convertirse en RPE para la implantación quirúrgica.
Los intentos de crear implantes funcionales de RPE, sin embargo, han topado con un obstáculo recurrente: los iPSC programados para convertirse en células RPE tienen una tendencia a atascarse en el desarrollo, dijo Bharti. "Las células frecuentemente no maduran en RPE funcionales capaces de soportar fotorreceptores. EnSin embargo, en los casos en que maduran, la maduración de RPE coincide con la aparición de cilios primarios en las células iPSC-RPE ".
Los investigadores probaron tres medicamentos que se sabe que modulan el crecimiento de los cilios primarios en el RPE derivado de iPSC. Como se predijo, los dos medicamentos que se sabe que mejoran el crecimiento de los cilios mejoraron significativamente la maduración estructural y funcional del RPE derivado de iPSC. Una característica importante dela madurez observada fue que todas las células RPE se orientaron correctamente, formando correctamente una monocapa funcional única. El perfil de expresión del gen de células RPE derivado de iPSC también se parecía al de las células RPE adultas. Y lo más importante, las células desempeñaron una función crucial de las células RPE maduras:envolvieron las puntas de los segmentos exteriores de los fotorreceptores, un proceso de poda que mantiene a los fotorreceptores funcionando correctamente.
Por el contrario, las células RPE 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 investigadores genéticamente redujeron la expresión de la proteína de los cilios IFT88, el RPE derivado de iPSC mostró maduración severa y defectos funcionales, según lo confirmado por el análisis de expresión génica. La tinción de tejido mostró que la disminución de IFT88 condujo a una reducciónDensidad de células RPE derivadas de iPSC y polaridad funcional, es decir, células dentro del tejido RPE apuntadas en la dirección incorrecta.
Bharti y su grupo encontraron resultados similares en las células pulmonares derivadas de iPSC, otro tipo de célula epitelial con cilios primarios. Cuando las células pulmonares derivadas de iPSC se expusieron a medicamentos que aumentan el crecimiento de los cilios, la inmunotinción confirmó que las células parecían estructuralmente maduras.
El informe sugiere que los cilios primarios regulan la supresión de la vía WNT canónica, una vía de señalización celular involucrada en el desarrollo embrionario. La supresión de la vía WNT durante el desarrollo de RPE instruye a las células a dejar de dividirse y comenzar a diferenciarse en RPE adulto, de acuerdo conlos investigadores.
Los investigadores también generaron RPE derivado de iPSC de un paciente con ciliopatía, un trastorno que causa pérdida de visión severa debido a la degeneración de los fotorreceptores. La ciliopatía del paciente se asoció con mutaciones del gen ciliar CEP290. En comparación con un donante sano, RPE derivado de iPSCde la ciliopatía, el paciente tenía cilios que eran más pequeños. El RPE derivado de iPSC del paciente también tenía maduración y defectos funcionales similares a aquellos con caída de IFT88.
Otros estudios en un modelo de ratón de ciliopatía confirmaron una relación temporal importante: mirando a través de varias etapas tempranas de desarrollo, los defectos de RPE precedieron a la degeneración del fotorreceptor, que proporciona información adicional sobre la degeneración retiniana inducida por la ciliopatía.
Los hallazgos del estudio se han incorporado al protocolo del grupo para hacer RPE derivado de iPSC de grado clínico. También informarán el desarrollo de modelos de enfermedad para la investigación de AMD y otras enfermedades degenerativas de la retina, dijo Bharti.
Este trabajo fue apoyado por el programa de investigación intramural NEI, el Fondo Común de NIH y el Centro de Medicina Regenerativa de NIH.
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Materiales proporcionado por NIH / Instituto Nacional del Ojo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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