Terapia con células madre para la Dmae no neovascular: cada vez estamos más cerca

Una revisión de los avances en la biología de las células madre, la medicina regenerativa, obtención de imágenes de la retina de forma no invasiva y la cirugía vitreorretiniana.

Muchas enfermedades degenerativas de la retina externa, como la retinosis pigmentaria, la degeneración macular asociada a la edad y la enfermedad de Stargardt, comparten la perdida de fotorreceptores y del epitelio pigmentario de la retina (EPR) que conlleva una grave pérdida de visión.

Las técnicas de sustitución del EPR pueden ser viables para muchas de estas enfermedades, pero la DMAE es un tema de especial interés debido a su prevalencia.

En este artículo, nos centraremos en la DMAE, reconociendo que muchos de los avances en la terapia con células madre para la DMAE pueden trasladarse a otras enfermedades degenerativas de la retina.

La terapia anti-VEGF ha sido muy eficaz para interrumpir la progresión de la DMAE neovascular (DMAEn) e incluso revertir la pérdida de visión en muchos casos. Sin embargo, la DMAE no neovascular, caracterizada por regiones de pérdida irreversible de células del EPR, o atrofia geográfica (AG), provoca lentamente una pérdida de visión grave e irreversible. El Estudio de Enfermedades Oculares Relacionadas con la Edad (AREDS) reveló que la progresión de la enfermedad intermedia a la forma no neovascular tarda entre 2,5 y cinco años1. Hasta la fecha, no existe ningún tratamiento eficaz para la forma no neovascular.

Se desconoce la etiología concreta de la DMAE, pero se ha apuntado a una combinación de factores genéticos y ambientales2,3. Aunque la causa principal de la pérdida aguda de visión en la DMAE es la neovascularización coroidea (NVC), la pérdida del EPR y la atrofia geográfica son factores definitivos comunes en ambas formas de la DMAE.

Preguntas a las que debe responder la terapia basada en células madre

La monocapa del EPR es esencial tanto para la supervivencia de los fotorreceptores como de la capa coriocapilar subyacente. Entre otras funciones, el EPR segrega el factor derivado del epitelio pigmentario (PEDF), el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), así como la matriz extracelular que puede tener una función antiangiogénica.

Por esta razón, cualquier terapia basada en células madre debe responder a varias preguntas, entre ellas:

  • –¿Sobrevivirá el EPR del donante el tiempo suficiente para justificar los riesgos quirúrgicos?
  • –¿Mantendrá el EPR donante su polaridad y función; es decir, formará el EPR donante conexiones sinápticas funcionales con las neuronas fotorreceptoras del huésped y facilitará el ciclo visual?
  • –¿Puede el EPR donante revertir o prevenir una mayor degeneración?
  • –¿Existen fuentes de EPR donante disponibles desde el punto de vista ético?
  • –¿Cuál es la mejor técnica quirúrgica?

Objetivo para el futuro de la investigación con células madre

– Desarrollo de nuevas pruebas de diagnóstico no invasivas para analizar el epitelio pigmentario de la retina y su función a nivel molecular y celular.

– Desarrollo de nuevas herramientas quirúrgicas y métodos quirúrgicos para la administración óptima del EPR.

– Avance de la ciencia de las células madre para comprender la respuesta inmunitaria de la retina.

– Desarrollo de métodos de grado clínico para modificar genéticamente el EPR derivado de células madre.

– Desarrollo de estrategias de rehabilitación para entrenar a los pacientes a utilizar técnicas óptimas de visión con las células madre trasplantadas para tareas guiadas visualmente para mejorar la función.

Aunque no es probable que las estrategias de sustitución del EPR beneficien a la pérdida de visión aguda asociada a la NVC en la DMAE neovascular, la prevalencia de la AG como resultado final común, tanto en la DMAE neovascular como en la no neovascular, sugiere que ambas formas de la enfermedad pueden beneficiarse de las estrategias de sustitución del EPR en algún momento.

Fuentes para las células madre

Los investigadores han informado de varios cientos de injertos de EPR o de células madre desde el primer trasplante de EPR homólogo y autólogo en humanos en 1991, y este número va en aumento16,21,22. Algunos de estos estudios utilizan poblaciones de células madre que no son del EPR, como las células madre derivadas de la médula ósea, administradas por vía intravítrea o intravenosa23. El mecanismo de acción predominante de estos estudios es a través de los efectos tróficos no específicos de las células madre para apoyar la función de la retina y del EPR. Curiosamente, se ha demostrado la repoblación del EPR mediante la administración sistémica de algunas líneas celulares derivadas de la médula ósea en modelos animales24,25, pero la seguridad y eficacia de la administración sistémica parece más problemática que la de los métodos de administración local, que también son viables y están muy bien desarrollados.

Entre las numerosas fuentes de EPR de donantes, las células madre pluripotentes inducidas (iPSC) y las células madre embrionarias humanas (hESC) son las más viables. Ambas formas de células madre son una fuente potencialmente inagotable de células donantes de EPR que pueden diferenciarse completamente en EPR, ya sea en forma de suspensión celular o de monocapas.

– iPSC. Las células madre pluripotentes inducidas se derivan de células somáticas adultas completamente diferenciadas que se reprograman in vitro para diferenciarse en EPR25. Realizan funciones fagocíticas, demuestran perfiles de expresión génica similares a los del EPR y promueven la supervivencia de los fotorreceptores26-28. Un estudio japonés que utilizaba células iPSC autólogas del EPR para la terapia de la DMAE se detuvo recientemente debido a mutaciones inesperadas (tres aberraciones en el número de copias del ADN)27,29, y se suspendió debido a la preocupación por los posibles efectos que podrían tener las alteraciones30,31.

– hESC. En cambio, las células madre embrionarias humanas se derivan de la masa celular interna de los blastocistos y también pueden programarse para diferenciarse en EPR31. La fabricación de estas células puede someterse a estrictos controles de calidad y evitar el proceso complicado y de alto riesgo que supone la extracción quirúrgica de injertos autólogos o alogénicos.

Por último, tanto las hESC como las iPSC pueden ser susceptibles de manipulación genética. Esto puede permitir la manipulación de las propiedades inmunogénicas o la introducción de nuevos genes para complementar la función de las células in vivo.

Independientemente de la fuente de células madre, las células del EPR trasplantadas requerirán probablemente algún tipo de sustrato mecánico o físico, ya que la supervivencia del EPR depende en gran medida de los sustratos extracelulares32,33. Por ejemplo, se ha demostrado que una membrana de Bruch sana mejora la supervivencia, la repoblación y la confluencia de las células del EPR34.

Este sustrato no sólo debe permitir la adhesión y diferenciación del EPR, sino que también debe ser susceptible de manipulación quirúrgica y ser inmunológicamente silencioso. Aunque el EPR de un donante en suspensión puede adherirse a la membrana de Bruch exógena, lo más habitual es que se agregue en múltiples capas y asuma un fenotipo anormal35.

Además, el EPR derivado de hESCs disociado puede desdiferenciarse y puede no rediferenciarse adecuadamente. Los grupos han desarrollado varios parches para favorecer la supervivencia y la implantación del EPR, incluyendo parches biodegradables y parches biológicamente inertes pero no degradables, como las membranas de poliéster, los polímeros plasmáticos, la poliimida y el parileno20,36-39. Los investigadores han demostrado que la implantación subretiniana de monocapas de EPR derivadas de células madre embrionarias humanas sobre un sustrato de parileno ha mejorado la supervivencia en comparación con las suspensiones celulares40,41.

Aunque el EPR de un donante en suspensión puede adherirse a la membrana de Bruch exógena, lo más habitual es que se agregue en múltiples capas y asuma un fenotipo anormal35.

Además, el EPR derivado de hESCs disociado puede desdiferenciarse y puede no rediferenciarse adecuadamente. Los grupos han desarrollado varios andamios para favorecer la supervivencia y la implantación del EPR, incluyendo parches biodegradables y parches biológicamente inertes pero no degradables, como las membranas de poliéster, los polímeros plasmáticos, la poliimida y el parileno20,36-39. Los investigadores han demostrado que la implantación subretiniana de monocapas de EPR derivadas de células madre embrionarias humanas sobre un sustrato de parileno ha mejorado la supervivencia en comparación con las suspensiones celulares40,41.
Evaluación del tejido huésped

La evaluación detallada de las correlaciones anatómicas y funcionales maculares es fundamental para evaluar la viabilidad de la retina de un sujeto para la rehabilitación basada en células madre y para la evaluación postoperatoria del éxito.

La tomografía de coherencia óptica de dominio espectral (SD-OCT) permite una evaluación detallada de la estructura de los fotorreceptores y ha demostrado que no todas las regiones de AG son uniformes40,42. El trasplante de EPR autólogo sugiere que los sujetos con una pérdida reciente de la función visual son los que más se pueden beneficiar del trasplante de EPR43. Parece que el potencial visual de la retina neurosensorial sobre las zonas de AG de larga duración es pobre.

Es posible que los sujetos con cambios anatómicos tan graves y crónicos no muestren una mejora significativa de la función visual bajo ninguna circunstancia. Es posible que el trasplante de EPR en esta población pueda preservar el EPR y la retina restantes en los bordes de las lesiones de atrofia geográfica o ralentizar la progresión de la enfermedad.

Es emocionante especular sobre la terapia con células madre como reemplazo de la retina neurosensorial, específicamente de las células fotorreceptoras, ya sea sola o sumada al trasplante del EPR, aunque esto no se está realizando actualmente en ningún ensayo clínico. Dado que la mayoría de los casos de DMAE neovascular grave implican en última instancia la pérdida de fotorreceptores, es probable que dicho tratamiento sea necesario para la enfermedad grave.

Curiosamente, el trasplante de retina fetal humana en retina de rata adulta sin tratar ha dado lugar a conexiones sinápticas detectables histológicamente44. Se ha demostrado que el trasplante de retina adulta en humanos es seguro en sujetos con retinosis pigmentaria en fase terminal y DMAE, pero no se ha demostrado que se produzcan ganancias en la función visual45-48.

Técnicas de implantación de células madre

Independientemente de la fuente del EPR, las técnicas de implantación incluyen la inyección intravítrea, la inyección subretiniana de la suspensión celular del EPR o la colocación subretiniana de una lámina de tejido que contiene el EPR (Imagen)49.

La inyección de suspensiones celulares en el espacio subretiniano tiene la ventaja de que no requiere una gran retinotomía y es relativamente rápida y sencilla50. Las principales limitaciones de este método son el reflujo de las células del EPR hacia el vítreo, la adherencia relativamente escasa a la membrana de Bruch y la imposibilidad de formar una monocapa eficaz36,51.

Como alternativa, también se hizo la colocación de láminas subretinianas que contienen EPR, pero requiere retinotomías más grandes, lleva más tiempo y es propensa a una orientación incorrecta del implante y a más complicaciones postoperatorias36,52.

La principal ventaja de implantar láminas de EPR con un parche es que es más probable que la orientación, la polarización y la función del EPR reproduzcan sistemáticamente la del EPR nativo.

A pesar de las limitaciones de ambos métodos, los ensayos clínicos actuales son prometedores22,44,52,53. En algunos casos, las células pueden implantarse de forma autónoma y no inmunogénica, lo que permite la secreción de factores tróficos pero aísla las células del entorno del huésped.

Imagen. Los métodos de administración de células madre incluyen: A) tecnología de células encapsuladas intraoculares mediante inserción; B) inyección intravítrea; C) vitrectomía pars plana con inyección de suspensión celular subretiniana mediante cánula; D) vitrectomía pars plana con colocación de injerto subretiniano mediante cánula; y E) administración subretiniana de suspensión de células madre.

 

Autores: Tai-Chi Lin, MD, Tony Succar, MScMed (OphthSc), PhD, Kaitlin Kogachi y Amir H. Kashani, MD, PhD

Conclusión

La búsqueda de la recuperación de la visión en varias enfermedades de la retina que causan ceguera ha demostrado su potencial a través de la investigación innovadora que ha surgido de las terapias basadas en células madre. El trasplante subretiniano de epitelio pigmentario de la retina (EPR) autólogo o alogénico durante las últimas décadas ha demostrado que el EPR derivado de células madre puede restaurar la función de los fotorreceptores y mejorar algunos aspectos de la función visual en modelos animales y en seres humanos con degeneración macular asociada a la edad neovascular y DMAE no neovascular. Gracias a los avances en la biología de las células madre y la medicina regenerativa, los nuevos métodos de diferenciación del EPR a partir de células madre embrionarias humanas (hESC) y células madre pluripotentes inducidas (iPSC) pueden proporcionar un suministro potencialmente ilimitado de células del EPR. Los avances paralelos en la obtención de imágenes no invasivas de la retina y la cirugía vitreorretiniana proporcionan ahora las herramientas para identificar eficazmente los cambios anatómicos relevantes con correlaciones funcionales in vivo y administrar terapias basadas en células madre. Esta revisión se centra en el potencial y los retos de los tratamientos basados en células madre para la DMAE.

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Traducción: Asociación Mácula Retina

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