Iniciativa de Investigación ‘Moon Shot’ para el Transplante Completo de Ojo, dirigida por el Bascom Palmer Eye Institute.
Después de medio siglo desde que la famosa serie televisiva «El Hombre de los Seis Millones de Dólares» anticipara la creación de un ojo biónico, hoy nos encontramos un paso más cerca de convertir esta idea en realidad. Gracias a una generosa donación de $1 millón por parte de la destacada filántropa y humanitaria de Florida, Lois Pope, al Instituto de Oftalmología Bascom Palmer de la Escuela de Medicina Miller de la Universidad de Miami, médicos e investigadores están acelerando su iniciativa de gran impacto para llevar a cabo un trasplante completo de ojos.
Actualmente, el ojo es uno de los escasos cuatro órganos que aún no han sido trasplantados con éxito. Los otros son el oído, la médula espinal y el cerebro.
La Sra. Pope compartió el motivo de su donación: «Mi madre padeció durante años de degeneración macular«, explicó. «Lamentablemente, no es la única. En Estados Unidos, hay unos 20 millones de personas afectadas por esta enfermedad. Sumado a eso, están los millones que sufren ceguera y discapacidad visual debido a otras patologias. Es evidente la urgencia de hacer realidad este proyecto. Si mi contribución a Bascom Palmer puede acelerar este proceso, habré cumplido con el propósito fundamental de mi trabajo filantrópico: transformar las vidas de los miembros más vulnerables de nuestra sociedad».
En 1961, el presidente John F. Kennedy anunció un ambicioso objetivo: llevar a un hombre a la luna antes de que terminara la década. Ese proyecto tuvo éxito el 20 de julio de 1969, cuando Neil Armstrong puso un pie en la superficie lunar, dando «un pequeño paso para el hombre, un gran salto para la humanidad».
El Dr. Alfonso dijo que el proyecto de trasplante de ojo completo tiene como objetivo proporcionar a los pacientes ciegos un ojo que vea, quizás utilizando un ojo biológico modificado para hacerlo funcional para la visión. El «ojo biónico» probablemente incluirá un chip electrónico, con terapia génica para prevenir el rechazo del aloinjerto, terapia con células madre para reemplazar el tejido ocular degenerativo y conexiones electrónicas al cerebro.
Ahora, Bascom Palmer está llevando a cabo su propio proyecto de «misión lunar»: un trasplante completo de ojo. Es una iniciativa oftálmica de alto impacto que llevaría a nuevas terapias para enfermedades que pueden producir ceguera como el glaucoma y la retinopatía diabética. Los pacientes con lesiones de médula espinal y otras patologías que dañan los nervios también podrían ser ayudados si el equipo de investigación multidisciplinario del Instituto puede reparar un nervio óptico seccionado y restaurar la visión.
«Hemos emprendido un viaje que puede proporcionar muchos beneficios a pacientes con diferentes patologías», dijo. «Puede llevar a avances en muchos campos de la medicina. Puede cambiar todo el paradigma».
La Fundación para el Transplante de Ojo Completo
El Dr. Peláez elaboró sobre las bases científicas que sustentan su trabajo, haciendo referencia a la investigación seminal del Premio Nobel Roger Sperry.
«En la década de 1960, el trabajo de Sperry con anfibios como ranas y salamandras reveló una capacidad biológica innata para la regeneración«, dijo el Dr. Peláez. «Nuestro desafío, y nuestra oportunidad, es descifrar cómo funcionan estos procesos naturales y luego traducirlos en aplicaciones terapéuticas para los seres humanos».
David T. Tse, M.D., profesor de oftalmología y titular de la Cátedra Dr. Nasser Ibrahim Al-Rashid en Oftalmología en la Escuela de Medicina Miller, ha diseñado una técnica quirúrgica para trasplantar y preservar el globo ocular después de que se haya retirado de la fuente de sangre del donante. La pronta restauración del flujo sanguíneo es crucial para la supervivencia del tejido.
El rechazo de órganos es otro desafío, dijo Víctor L. Pérez, M.D., profesor de oftalmología en la Escuela de Medicina Miller.
«El privilegio inmunológico del ojo es un delicado equilibrio que debe mantenerse para prevenir el rechazo», dijo el Dr. Pérez. «Nuestra investigación continua en inmunología ocular busca comprender y controlar la respuesta inmune a los trasplantes, con el objetivo de desarrollar nuevos métodos que nos permitan integrar el tejido donante de manera perfecta en el sistema inmunológico del receptor».
Enfoque multidisciplinario
Después de décadas de tratar a pacientes que han perdido sus ojos por lesiones o enfermedades, Tse está liderando una iniciativa multidisciplinaria para realizar un trasplante completo de ojo. Involucra colaboraciones con expertos en trasplantes quirúrgicos, neurociencias, biología celular y molecular, bioingeniería, ciencias computacionales y estadísticas de la Universidad de Miami.
«Quiero que Bascom Palmer sea el primer centro oftalmológico en el mundo en lograr este objetivo de ‘misión lunar'», dijo David T. Tse, M.D., profesor de oftalmología y titular de la Cátedra Dr. Nasser Ibrahim Al-Rashid en Oftalmología. «Un trasplante completo de ojo es un destino final, pero en el curso del descubrimiento científico, esperamos identificar y cerrar brechas críticas de conocimiento, superar cuellos de botella en el desarrollo y encontrar piezas faltantes de rompecabezas científicos. Un trasplante exitoso de ojo implicará terapias innovadoras que podrían finalmente restaurar la visión para millones de pacientes».
«Este proyecto puede cambiar los paradigmas de las terapias visuales«, dijo Daniel Pelaez, Ph.D., profesor asociado de investigación en oftalmología y director científico del Centro de Investigación de Visión Orbital Dr. Nasser Ibrahim Al-Rashid. «Nos hemos embarcado en un viaje que puede proporcionar muchos beneficios a pacientes con diferentes patologías. Incluso si nunca alcanzamos nuestro objetivo, este proyecto puede llevar a avances en muchos campos de la medicina».
Pelaez dijo que uno de los aspectos esperanzadores de la ambiciosa iniciativa del Instituto es que los trasplantes completos de ojos ya se han realizado en diferentes especies. En la década de 1960, el ganador del Premio Nobel Roger Sperry, Ph.D., trasplantó los ojos de ranas y salamandras, dos especies con alta capacidad regenerativa, y descubrió que los nervios ópticos se reconectaron con los centros visuales del cerebro.
«Sabemos que hay un mecanismo biológico natural para que ocurra la regeneración«, dijo Pelaez. «Solo es cuestión de entender cómo ocurre esto en la naturaleza y poder adaptar esos hallazgos al sistema humano».
Para avanzar hacia ese objetivo, Pelaez utiliza modelos experimentales para estudiar la respuesta del nervio óptico a lesiones, así como el cronometraje genético y epigenético de las reparaciones naturales. «Estamos progresando en entender cómo los genes pueden coordinar el proceso de reparación natural y cómo podemos aprovechar ese conocimiento para ayudar a los pacientes».
Iniciativa de Investigación ‘Moon Shot’ para el transplante completo de ojo, dirigida por el Bascom Palmer Eye Institute
Trasplante y supervivencia
A pesar de los importantes avances en técnicas microquirúrgicas e inmunología de trasplantes, el ojo es uno de los únicos cuatro órganos que los científicos de todo el mundo nunca han podido trasplantar. Ahora, el equipo de investigación está desarrollando un flujo de trabajo modelo desde la procuración y preservación del ojo del donante hasta la preparación de la órbita del receptor y la implantación.
En un avance importante para la iniciativa, Tse ha diseñado una técnica quirúrgica para trasplantar el globo ocular y hacer las conexiones vasculares para preservar un ojo una vez que se ha retirado del suministro sanguíneo del donante. También está trabajando con ingenieros biomédicos para construir un sistema piloto de soporte vital para mantener el globo mientras es transportado del donante al receptor. Restaurar el flujo sanguíneo es esencial para la supervivencia del tejido ocular trasplantado, dijo Pelaez, quien está colaborando con Robert Starke, M.D., profesor asociado de neurocirugía clínica, neurorradiología y neurociencias, en este desafío. «También estamos colaborando con bioingenieros para desarrollar stents más pequeños que un hilo para reconectar los vasos y restaurar el flujo sanguíneo», agregó.
Peláez agregó que los receptores de trasplantes de ojos probablemente necesitarían medicamentos inmunosupresores para prevenir el rechazo de los tejidos oculares. Colaboradores en este aspecto de la iniciativa incluyen a Robert Levy, Ph.D., profesor de microbiología e inmunología.
Peláez también está estudiando la creación de nuevo tejido retinal en el laboratorio, utilizando las células madre del paciente, como un enfoque alternativo para restaurar la visión perdida. «Si podemos generar una nueva retina en una placa de cultivo y integrar los nuevos tejidos en el sistema visual, podríamos evitar el problema del rechazo del trasplante», dijo.
Regeneración del nervio óptico
Mientras que las etapas iniciales de la iniciativa moon shot se centran en los fundamentos del trasplante, el objetivo a largo plazo es superar quizás el desafío más difícil: reconectar la retina al cerebro a través de un nervio óptico roto. «Estamos buscando enfoques moleculares y biológicos para superar el tejido cicatricial que forma una barrera en la unión del nervio óptico entre el donante y el receptor», dijo Tse.
Sanjoy K. Bhattacharya, M.Tech., Ph.D., profesor de oftalmología y director fundador del Centro de Investigación Metabolómica Integrativa de Miami, lidera un gran esfuerzo de investigación colaborativa internacional para regenerar los axones, las largas proyecciones de las células ganglionares de la retina que llevan señales visuales del ojo al cerebro. «Los axones son la parte más delicada de un trasplante completo de ojo», dijo Bhattacharya. «Las preguntas clave incluyen cuántas de las fibras del ojo donado pueden estar conectadas funcionalmente, cómo proteger su funcionamiento con una vaina de aislamiento de mielina, y cómo se pueden inducir los axones a regenerarse en el ojo del receptor».
La investigación de Bhattacharya utiliza metabolómica de alto rendimiento para identificar miles de moléculas involucradas en la regeneración de los axones. También está buscando pistas en estudios de regeneración nerviosa publicados en los últimos 300 años utilizando procesamiento de lenguaje natural por computadora e integrando esas ideas con los hallazgos de laboratorio actuales.
Ahora, Bhattacharya se enfoca en pequeñas moléculas que fomentan el crecimiento de los axones no solo en mamíferos jóvenes, sino también en edades avanzadas de la vida. «Si podemos administrar estos factores a un ojo trasplantado, podrían realizar su trabajo a corto plazo de regenerar los axones antes de ser eliminados por el sistema vascular sin efectos adversos».
La regeneración exitosa de los axones y la reconexión será un gran avance en la restauración de la visión en neuropatías ópticas traumáticas, glaucoma y en una variedad de trastornos, dijo Bhattacharya, al tiempo que advirtió que la mezcla de metabolitos varía en cada individuo. «Quizás necesitemos tomar un enfoque de cartera y personalizar la regeneración para cada paciente», dijo. «Idealmente, queremos una solución a largo plazo para restaurar y mantener las conexiones del nervio óptico».
Esperanza para otros pacientes
Los investigadores de Bascom Palmer no están solos en estudiar enfoques potenciales para regenerar las células ganglionares de la retina o hacer crecer los axones. «Todo el proyecto de trasplante de ojos podría brindar esperanza a pacientes con lesiones de médula espinal y otros trastornos», dijo W. Dalton Dietrich, Ph.D., director científico del Miami Project to Cure Paralysis; decano asociado senior de ciencias de descubrimiento; y profesor de cirugía neurológica, neurología, ingeniería biomédica y biología celular. «El nervio óptico proporciona un modelo para reparar o regenerar la médula espinal y otras partes del sistema nervioso central».
Con el apoyo de la aplicación del Instituto, Kevin K. Park. Ph.D., profesor de cirugía neurológica en el Miami Project to Cure Paralysis, recibió recientemente una subvención de $1.9 millones del Instituto Nacional del Ojo para estudiar un nuevo ARN largo no codificante (LncRNA) que regula la expresión génica para proteger a las células ganglionares de la retina heridas de muerte. Bhattacharya y Park se habían asegurado anteriormente una subvención como investigador U01 del NEI y una subvención exploratoria del Departamento de Defensa de los EE. UU. para probar pequeñas moléculas y lípidos que promueven la regeneración de axones.
«Prácticamente no se sabe nada sobre este LncRNA, y este estudio brinda la oportunidad de comprender mejor los posibles mecanismos moleculares subyacentes a este proceso», dijo Park, cuyo trabajo se centra en las vías genéticas y moleculares que regulan las células de la retina en modelos experimentales. «Poder proteger a las células ganglionares de la retina de morir potencialmente ayudaría a millones de pacientes con glaucoma al restaurar el daño en el nervio óptico».
Mirando hacia el futuro
Reflexionando sobre el valor de la iniciativa «moon shot» de Bascom Palmer, Tse cree que el enfoque multifacético del Instituto en los trasplantes de ojos llevará a avances médicos, beneficiando a pacientes con problemas de visión incurables, lesiones de médula espinal y otros trastornos del sistema nervioso. «Este es un gran ejemplo de cómo los clínicos e investigadores de Bascom Palmer trabajan juntos en ideas grandes y audaces que podrían transformar la oftalmología en el futuro».
Iniciativa de Investigación ‘Moon Shot’ para el transplante completo de ojo, dirigida por el Bascom Palmer Eye Institute
Imagen: Lois Pope con el Dr. Eduardo Alfonso, Director del Bascom Palmer, en el exterior del Centro Lois Pope para la Investigación de la Retina y la Degeneración Macular.
Traducción: Asociación Mácula Retina
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