Mapeo de la arquitectura molecular de los componentes integrales del sistema visual
Una investigación pionera desvela la arquitectura dinámica del ojo humano, desentrañando los misterios de la degeneración de la visión.
Un estudio innovador ha dado un paso significativo hacia la comprensión de las complejidades del ojo humano. Al mapear la arquitectura molecular del epitelio pigmentario de la retina (EPR) y la coroides, componentes integrales del sistema visual, la investigación proporciona información crucial sobre las composiciones celulares y los mecanismos moleculares que subyacen a los cambios del ojo con la edad y la zona.
El EPR y la coroides, ubicados detrás de la retina humana, son fundamentales para la visión, desempeñando una variedad de roles desde la absorción de luz hasta proporcionar sangre oxigenada a las células fotorreceptoras. Sin embargo, nuestra comprensión de las expresiones génicas dentro de estas células y cómo contribuyen a las enfermedades retinianas ha sido limitada. Con el tiempo, el EPR humano acumula lipofuscina, un producto final de la descomposición de los fagosomas, lo que debilita las células del EPR. Al mismo tiempo, el grosor coroideo disminuye drásticamente con la edad, reduciendo su flujo sanguíneo. Ambos factores contribuyen a la degeneración macular relacionada con la edad (DMAE), una enfermedad que afecta a millones de personas en todo el mundo.
En un estudio publicado en la revista Genes & Diseases, investigadores del Sichuan Provincial People’s Hospital revelaron estos procesos degenerativos e identificaron posibles objetivos terapéuticos. El estudio secuenció el ARN de aproximadamente 0,3 millones de células individuales del EPR y coroides humanas en dos regiones y siete edades diferentes. Este análisis detallado ha revelado diferencias regionales y específicas de edad dentro del EPR y coroides humanas. Tales interacciones celulares subrayan las extensas redes de conectividad entre el EPR y diferentes tipos celulares coroideos. Además, el equipo de investigación descubrió que los factores de transcripción específicos y sus genes diana cambian durante el envejecimiento. Notablemente, identificaron el gen ELN como un posible candidato para mitigar la degeneración del EPR y el deterioro de la estructura coroidea durante el envejecimiento, ofreciendo prometedoras vías para intervenciones en enfermedades retinianas.
En conclusión, este estudio ofrece un atlas transcriptómico celular único y completo del EPR y coroides humanas en diferentes regiones y edades. Proporciona una gran cantidad de información sobre las firmas génicas de estos componentes integrales del sistema visual. Además, la identificación del gen ELN como candidato para combatir la degeneración de estructuras coroideas y EPR allana el camino para intervenciones dirigidas para la terapia del envejecimiento o enfermedades oculares. Esta investigación novedosa tiene el potencial de revolucionar nuestra comprensión del sistema visual humano. Es un recurso valioso para futuros estudios sobre firmas distintas de expresión génica y sienta una sólida base para futuras investigaciones sobre las funciones de los genes de EPR y coroides.
El epitelio pigmentario de la retina (EPR) y la coroides están situados detrás de la retina humana y tienen múltiples funciones en el sistema visual humano. El conocimiento de las células del EPR y la coroides y de sus perfiles de expresión génica es fundamental para comprender los mecanismos de las enfermedades de la retina y las estrategias terapéuticas. Hemos secuenciado el ARN de aproximadamente 0,3 millones de células individuales del EPR y la coroides humanos de dos regiones y siete edades, revelando diferencias regionales y de edad en el EPR y la coroides humanos. Las interacciones célula-célula ponen de manifiesto las amplias redes de conectividad entre el EPR y los distintos tipos de células coroideas. Además, los factores de transcripción y sus genes diana cambian durante el envejecimiento. La codificación de variaciones somáticas aumenta durante el envejecimiento en el EPR y la coroides humanos a nivel unicelular. Además, identificamos el gen elastina (ELN) como candidato para mejorar la degeneración del EPR y la estructura coroidea durante el envejecimiento. El mapeo de la arquitectura molecular del EPR y la coroides humanos mejora nuestra comprensión del sistema de soporte de la visión humana y ofrece perspectivas potenciales sobre los objetivos de intervención para las enfermedades de la retina.
El epitelio pigmentario de la retina (EPR) es una monocapa continua de células epiteliales detrás de la retina. El EPR tiene múltiples funciones, como la absorción de la luz, el almacenamiento y convención de ésteres de vitamina A, y la fagocitosis de segmentos externos de bastones y conos. La coroides es un tejido conectivo heterogéneo que soporta tanto el EPR como la retina externa. Se encuentra detrás de la membrana de Bruch (sin células) y del EPR. El EPR, la membrana de Bruch y la coroides están estrechamente conectados anatómicamente.
La coroides contiene un rico sistema vascular, que desempeña un papel fundamental en el suministro de sangre oxigenada al EPR y a las células fotorreceptoras. El lecho vascular coroideo proporciona alrededor del 65% de la sangre a toda la retina y anatómicamente consiste en un sistema capilar superficial muy denso conocido como coriocapilar. Además la coroides alberga varios tipos celulares que también se encuentran en otros tejidos conectivos, entre ellos fibroblastos, melanocitos, pericitos y células inmunitarias infiltrantes. El EPR y la coroides trabajan en estrecha colaboración tanto fisiológica como patológicamente. La disfunción del EPR y de la coroides está ampliamente implicada en la patogenia de la degeneración macular asociada a la edad (DMAE).
Con el envejecimiento, la retina humana acumula lipofuscina (un producto final de la descomposición de los fagosomas). Esta acumulación debilita las células del EPR, y sus líneas de defensa se debilitan con el tiempo. Se cree que una menor capacidad para absorber la luz y compensar el daño oxidativo es un factor importante que contribuye a la cadena de acontecimientos que conducen a la aparición de la DMAE en la población de edad avanzada. Con la edad, el grosor de la coroides disminuye drásticamente coroidea acompañado de una disminución del flujo sanguíneo coroideo. Los cambios relacionados con la edad en el EPR conducen a menudo a daños tisulares patológicos que aconsejan la intervención. Aunque se sabe poco sobre los mecanismos que desencadenan y aceleran este grupo de patologías, la cantidad de conocimientos generados en los últimos años en este campo ha ido en aumento.
El transcriptoma de la retina humana, el EPR y la coroides se ha estudiado mediante secuenciación de ARN unicelular en un número limitado de células (scRNA-seq). Sin embargo, no se conocen bien los cambios que se producen en las distintas regiones durante el desarrollo y el envejecimiento.
En resumen, este estudio proporciona un atlas transcriptómico unicelular exhaustivo del EPR y la coroides humanos de dos regiones y siete edades, ampliando nuestra nuestro conocimiento de las firmas génicas del EPR y la coroides humanos. Además, ofrece información sobre la composición celular y los mecanismos moleculares que actúan sobre el EPR y la región coroidea y sobre el envejecimiento en los seres humanos. Además, identificamos la ELN como candidata para mejorar la degeneración de las estructuras coroideas y del EPR para combatir el envejecimiento. La arquitectura molecular unicelular del EPR y la coroides de bebés y ancianos que presentamos aquí puede ser un recurso para determinar las distintas firmas de expresión génica y sienta las bases para la investigación genética funcional del EPR y la coroides.
Además, los conocimientos sobre los mecanismos que se derivan de este estudio podrían establecer nuevas vías para el desarrollo de intervenciones dirigidas a la terapia antienvejecimiento o de enfermedades oculares.
Referencia: «Dynamic human retinal pigment epithelium (RPE) and choroid architecture based on single-cell transcriptomic landscape analysis» por Lulin Huang, Lin Ye, Runze Li, Shanshan Zhang, Chao Qu, Shujin Li, Jie Li, Mu Yang, Biao Wu, Ran Chen, Guo Huang, Bo Gong, Zheng Li, Hongjie Yang, Man Yu, Yi Shi, Changguan Wang, Wei Chen y Zhenglin Yang, 15 de diciembre de 2022, Genes & Diseases.
DOI: 10.1016/j.gendis.2022.11.007
Traducción: Asociación Mácula Retina
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