Un estudio de la Universidad de Wisconsin descubre que las células fotorreceptoras de organoides de la retina pueden reproducir funciones clave de la visión
Investigadores de la Facultad de Medicina y Salud Pública de la Universidad de Wisconsin han demostrado con éxito que un tipo de célula de la retina derivada de células madre pluripotentes humanas es capaz del complejo proceso de detectar la luz y convertir esa señal en ondas eléctricas.
Estos organoides fotorreceptores tipo cono –que son versiones producidas en laboratorio del tejido ocular fotosensible– son similares a los conos de la fóvea de los primates, una zona especializada del ojo responsable de la visión para la alta definición.
Es la primera vez que los fotorreceptores tipo cono derivados de células madre mostraron la capacidad de responder a la luz y los resultados, publicados recientemente en la revista Cell Stem Cell, podrían abrir nuevas vías terapéuticas para tratar la pérdida de visión. Los organoides de la retina podrían llegar a servir como fuentes de sustitución de las células fotorreceptoras humanas.
«Para enfermedades como la degeneración macular, en la que los conos de la parte más central de la retina mueren y causan ceguera, no hay actualmente opciones de tratamiento», dice el autor del estudio y profesor de neurociencia de la UW-Madison, Raunak Sinha, PhD. «Pero con la llegada de la tecnología de células madre, se puede conseguir que estas células madre crezcan en mini retinas tridimensionales con conos que pueden replicar la fisiología y la función de los conos foveales».
Durante más de 20 años, la UW-Madison ha sido pionera en el descubrimiento y estudio de las células madre humanas, y el coautor del estudio, el doctor David Gamm, ha estado a la vanguardia de la creación de tejidos retinianos tridimensionales conocidos como organoides retinianos.
«Estos organoides de retina se parecen notablemente a las retinas humanas reales», dice Gamm, director del Instituto de Investigación Ocular McPherson. «Tienen los tipos celulares correctos y las estructuras subcelulares necesarias para funcionar adecuadamente. Pero quedaba la duda de si podrían replicar adecuadamente esa característica fundamental de la retina, que es detectar la luz.»
Generar fotorreceptores humanos funcionales en una placa de Petri es un proceso complejo, pero estudios anteriores ofrecieron algunas pruebas preliminares de que los organoides de la retina podrían hacer ese trabajo. Se trata de las células fotorreceptoras (bastones y conos), que son la clave de la visión. Ambas se encuentran en la retina: los bastones se encargan de la luz tenue y la visión periférica, y los conos de la luz más brillante, el color y la visión de alta definición.
Hasta ahora, los científicos no habían podido generar respuestas eléctricas provocadas por la luz en los fotorreceptores de los organoides de la retina que fueran comparables a las medidas en los fotorreceptores de las retinas sanas de los primates.
En su estudio más reciente -una colaboración entre el Departamento de Neurociencia y el Departamento de Oftalmología y Ciencias Visuales de la UW-Madison, así como el Instituto de Investigación Ocular McPherson- Sinha y Gamm examinaron los fotorreceptores tipo cono de muchos organoides retinianos diferentes que se dejaron madurar en el laboratorio durante aproximadamente ocho meses para garantizar la uniformidad.
Utilizando técnicas electrofisiológicas avanzadas para analizar la actividad eléctrica, los investigadores pudieron demostrar que los conos de los organoides respondían a la luz de forma intensa, graduada y específica para cada color. Además, las células cultivadas en laboratorio funcionaban a la par que los conos presentes en la fóvea.
«Pasamos de importantes estudios iniciales que mostraban respuestas débiles a la luz en los fotorreceptores tipo bastón que median en la visión con luz tenue a ver el potencial de respuestas a la luz en las células tipo cono de las que los humanos dependen más», dice Gamm. «Las células respondían de forma potente y podían diferenciar entre la luz roja, verde y azul, igual que en los conos humanos en condiciones normales. Es realmente sorprendente».
Sinha y Gamm han centrado ahora sus esfuerzos en mejorar las respuestas eléctricas evocadas por la luz de los organoides de la retina y acercarlas al rendimiento de la fóvea humana real.
«Hemos demostrado una sensibilidad muy prometedora, pero hay margen de mejora», afirma Sinha. «El siguiente paso inmediato para nosotros es intentar averiguar cómo podemos mejorar la sensibilidad de estos conos y cuáles son los componentes que faltan en estos organoides».
Más allá de eso, el equipo de Sinha y Gamm -que incluye a las investigadoras Aindrila Saha y Beth Capowski- aplicará sus hallazgos a modelos de organoides que se asemejan a retinas con enfermedades degenerativas, como la retinosis pigmentaria o la degeneración macular.
«Utilizando estos organoides de retina derivados de pacientes, usaremos lo que hemos aprendido para entender cómo las enfermedades de la retina afectan a la función celular de los fotorreceptores y utilizaremos la administración de genes por medio de virus para ver si podemos restaurar la función normal», dice Sinha. «Eso nos dará información clave que podría sentar las bases para un ensayo clínico».
Gamm añade: «Cuanto más consigamos que los organoides de la retina funcionen a un alto nivel en una placa de Petri, más confianza tendremos en que puedan ayudar a los pacientes con trastornos de ceguera. Así que es un gran salto en la tecnología de células madre pluripotentes humanas en cuanto a la posibilidad de aplicarlas a las enfermedades de la retina.»
Traducción: Asociación Mácula Retina
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