Los investigadores logran un gran avance creando un modelo 3D para comprender la DMAE.
Los investigadores de la Universidad de Rochester logran un gran avance en la búsqueda de una cura para la DMAE.
La degeneración macular asociada a la edad (DMAE), que provoca la pérdida de la visión central, es la causa más frecuente de ceguera en adultos de 50 años o más, y se calcula que afecta a 196 millones de personas en todo el mundo. No tiene cura, aunque hay tratamientos pueden retrasar su aparición y preservar parte de la visión.
Sin embargo, recientemente, investigadores de la Universidad de Rochester han realizado un importante avance en la búsqueda de una cura para la DMAE. Su primer modelo de laboratorio tridimensional (3D) imita la parte de la retina humana afectada por la degeneración macular.
Su modelo combina tejido retiniano derivado de células madre y redes vasculares de pacientes humanos con materiales sintéticos de bioingeniería en una «matriz» tridimensional. En particular, el uso de tejido retiniano 3D derivado de pacientes permitió a los investigadores investigar los mecanismos subyacentes implicados en la degeneración macular neovascular avanzada, la forma húmeda de la degeneración macular, que es la variante más incapacitante de la enfermedad.
Los investigadores también han demostrado que los cambios relacionados con la DMAE húmeda en su modelo de retina humana podrían ser una diana terapéutica.
Una vez que hayamos validado este resultado en una muestra amplia, la siguiente aspiración sería desarrollar terapias farmacológicas racionales y, potencialmente, incluso probar la eficacia de un fármaco específico para que funcione en los pacientes de forma personalizada, ha dicho Ruchira Singh, profesora asociada de Oftalmología del Instituto Oftalmológico Flaum de la Universidad
El laboratorio de Danielle Benoit, profesora de ingeniería biomédica y directora del Programa de Ciencia de los Materiales, diseñó los materiales sintéticos para la matriz y ayudó a configurarla, como se describe en un artículo en Cell Stem Cell.
Singh afirma que los hallazgos deberían ayudar a resolver un debate «enorme» entre los investigadores de la especialidad, que han estado tratando de determinar si:
- Los fallos en la propia retina son los responsables de la enfermedad (y, si es así, qué partes de la retina son las responsables); o
- La enfermedad está causada por otros «problemas sistémicos», por ejemplo, en el riego sanguíneo.
Sus investigaciones apuntan decididamente a los fallos de la retina como responsables y, en particular, a los fallos en una zona llamada epitelio pigmentario de la retina (EPR), una capa de células pigmentadas que nutre las células fotorreceptoras de la retina.
Por qué fallan los modelos animales y un modelo 3D resulta «esencial»
La DMAE afecta a dos zonas del ojo humano. Se trata del EPR y, bajo éste, de un sistema de sustento subyacente denominado coriocapilar, compuesto en gran parte por capilares que alimentan la retina externa.
Hasta ahora, los investigadores se han basado principalmente en modelos de roedores. Pero la anatomía y la fisiología de la retina humana y la de los roedores son muy diferentes. Según Singh, era esencial crear «un modelo humano in vitro de la capa coriocapilar integrada con el EPR para obtener todo el conjunto que se ve afectado por esta enfermedad».
Por ejemplo, en un estudio anterior, el laboratorio de Singh utilizó sólo un tipo de célula de la retina -el epitelio pigmentario de la retina (EPR) derivado de pacientes- para demostrar que los síntomas de las formas tempranas y secas de la DMAE podían imitarse en cultivo y que podían estar causados únicamente por la disfunción de las células del EPR. Sin embargo, el papel de la capa coriocapilar seguía siendo «un misterio que nadie había podido modelar en cultivo», afirma.
Por eso era tan importante desarrollar un modelo humano in vitro y modular que pudiera integrar una capa coriocapilar con el EPR «para obtener todo el complejo que se ve afectado por esta enfermedad, de modo que las propiedades de cada tipo de célula individual puedan controlarse de forma independiente», afirma Singh.
Por eso era importante el laboratorio de Benoit, especializado en la creación de hidrogeles sintéticos para el cultivo de células, la ingeniería de tejidos y la administración de fármacos.
El laboratorio de Benoit diseñó la matriz 3D en la que la Membrana de Ruysch o coriocapilar podía ubicarse de forma segura y también «orientarse adecuadamente en la vasculatura general», dice Benoit. «También facilitamos la adhesión de las células del EPR dentro del modelo. Fue una contribución pequeña, pero importante». Un modelo tridimensional era esencial para describir las cosas realmente sorprendentes que se han identificado y descubierto utilizando este modelo.»
Los hallazgos ofrecen una posible respuesta al debate sobre las causas de la degeneración macular. Los investigadores demuestran ahora por primera vez que los fallos en las células del EPR son suficientes por sí solos para causar la enfermedad. «Se puede tener una coriocapilaridad completamente normal, pero si el EPR es disfuncional provocará una disfunción de la coriocapilaridad», afirma Singh.
Del mismo modo, utilizando muestras de sangre de pacientes con DMAE húmeda en el modelo de retina humana, sus datos demuestran por primera vez que los factores derivados de la sangre de los pacientes pueden contribuir de forma independiente al desarrollo y la progresión de la DMAE húmeda.
Según Singh, las colaboraciones han logrado:
- Crear un modelo humano preciso del complejo EPR/coriocapilar.
- Confirmar que el EPR y las células madre mesenquimales desempeñan un papel en el desarrollo de la capa coriocapilar
- Imitar aspectos de la degeneración macular en el modelo humano
- Comprender el papel de determinados tipos de células y factores derivados de la sangre en el desarrollo de la degeneración macular
- Atacar la enfermedad con un fármaco en un modelo celular derivado de un paciente
Liderazgo mundial en la ciencia de la visión
Las últimas investigaciones de Singh y Benoit se basan en la larga tradición de la Universidad de Rochester como líder mundial en ciencias de la visión.
En la década de 1990, por ejemplo, David Williams, catedrático de Óptica Médica William G. Allyn, y su grupo aplicaron la óptica adaptativa -utilizada por primera vez en telescopios para ver con mayor claridad a través de la atmósfera terrestre- para obtener imágenes de las células individuales de la retina, llegando hasta los fotorreceptores individuales de la retina humana viva. El trabajo de Williams y su equipo ha tenido un efecto de gran alcance en los procedimientos para mejorar la visión y hoy se aplica en todo el mundo en los procedimientos Lasik.
Ese prestigio atrajo a Singh y a Benoit a Rochester, pero también lo hizo otro factor: la proximidad de los departamentos de ingeniería y ciencias y el Centro Médico -situados al otro lado de una avenida- y la posibilidad de trabajar juntos. Benoit dice que esa proximidad fue un factor «crítico» en su decisión de unirse al Departamento de Ingeniería Biomédica en 2010. Singh dice que la oportunidad de colaborar con Benoit fue una de las principales razones por las que decidió unirse al Centro Médico hace siete años.
También es útil para fraguar otras colaboraciones. El Centro de Ciencias Visuales en la Universidad implica ahora una sinergia de ciencia, ingeniería y medicina en varios departamentos, como los de ciencias cerebrales y cognitivas, neurobiología y anatomía, y oftalmología, con la participación de unos 100 miembros de la facultad de Rochester. El Centro de Ciencias Visuales y su laboratorio ARIA, dirigido por Williams, colaboran estrechamente con el Instituto Oftalmológico Flaum del Centro Médico y son el centro de estas colaboraciones.
Traducción: Asociación Mácula Retina.
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