Una matriz con forma de cubitera es el siguiente paso para devolver la visión a las retinas dañadas

Imagen: Los fotorreceptores cultivados a partir de células madre se empaquetan en una nueva matriz con forma de cubitera para guiar su desarrollo e implantación en los ojos de los pacientes. CORTESÍA DEL LABORATORIO MA.

Decenas de millones de personas en todo el mundo están afectadas por enfermedades como la degeneración macular o han sufrido accidentes que dañan de forma permanente los fotorreceptores sensibles a la luz de sus retinas que permiten la visión. El cuerpo humano no es capaz de regenerar esos fotorreceptores, pero los nuevos avances realizados por investigadores médicos e ingenieros de la Universidad de Wisconsin-Madison pueden dar esperanzas a quienes sufren la pérdida de visión. Los investigadores han descrito su trabajo en Science Advances.

Los investigadores de la UW-Madison han creado nuevos fotorreceptores a partir de células madre pluripotentes humanas. Sin embargo, sigue siendo un reto introducir con precisión esos fotorreceptores en el ojo enfermo o dañado para que puedan formar las conexiones adecuadas, afirma el doctor David Gamm, director del Instituto de Investigación Ocular McPherson y profesor de oftalmología y ciencias visuales de la Facultad de Medicina y Salud Pública de la UW.

“Aunque fue un gran avance poder fabricar las piezas de repuesto —los fotorreceptores—, sigue siendo necesario llevarlas al lugar adecuado para que puedan reconstruir la retina de forma eficaz”, dijo. “Así que empezamos a pensar: ¿Cómo podemos hacer llegar estas células de una forma más inteligente? Fue entonces cuando nos pusimos en contacto con nuestro equipo altamente cualificado de ingenieros de la UW-Madison”.

El Dr. Gamm colabora con sus colegas la doctora Shaoqin (Sarah) Gong, profesora de ingeniería biomédica, miembro de la facultad del Wisconsin Institute for Discovery y experta en biomateriales, y el doctor Zhenqiang (Jack) Ma, profesor de ingeniería eléctrica e informática y experto en semiconductores cuyo laboratorio tiene experiencia en micro y nanofabricación compleja. Juntos, sus grupos de investigación han desarrollado un “parche” fotorreceptor micromoldeado diseñado para ser implantado bajo una retina dañada o enferma.

En 2018, el equipo desarrolló su primer parche de polímero biodegradable para mantener las células fotorreceptoras en su lugar. Sin embargo, ese diseño no era óptimo ya que no cabían muchos fotorreceptores.

“Los procesos de fabricación que crean una matriz con características de tamaño micrométrico implican muchas habilidades de manipulación técnica que dependen de la persona, lo que dificulta la producción de matrices con una calidad uniforme”, dijo. “Quería conseguir algo que fuera repetible independientemente de las habilidades de manipulación de un operario. Me llamó la atención el hecho de que el polímero PGS se hinchara en alcohol isopropílico. Aprovechar esta propiedad acabó facilitando la liberación de las matrices de los micromoldes”.

Utilizando este planteamiento, el laboratorio de Ma fue capaz de desmontar de forma fiable la matriz de los micromoldes sin defectos en la superficie y conservar las microestructuras del molde, manteniendo la integridad de la superficie del molde para su reutilización. Al final, la microscopía reveló que la técnica de fabricación fue un éxito, reproduciendo de forma fiable una matriz perfecta con forma de bandeja de hielo capaz de albergar más de 300.000 fotorreceptores aproximadamente en el área de la mácula humana, el centro de la retina.

“En general, los resultados son muy emocionantes y significativos”, dijo el Dr. Ma. “Una vez que hemos descubierto la receta, la producción en masa ha sido inmediatamente posible, y la comercialización será muy fácil. Los métodos de fabricación pueden utilizarse para crear muchos otros tipos de matrices blandas para diversas aplicaciones biomédicas, como la complicada ingeniería de tejidos, etc.”

El equipo ha dado a conocer la estructura de la matriz y el método de fabricación a la Wisconsin Alumni Research Foundation, que ha presentado una solicitud de patente.

El equipo tiene previsto seguir optimizando la forma de la matriz, la técnica de fabricación y los materiales biorreabsorbibles para acelerar la producción y satisfacer futuras necesidades quirúrgicas. Mientras tanto, la iteración actual del parche está casi lista para las pruebas quirúrgicas en animales grandes. Si tiene éxito, el parche se probará finalmente en humanos.

“Esperamos que estos parches de retina de primera generación sean seguros y devuelvan algo de visión. Así podremos innovar y mejorar la tecnología y los resultados con el tiempo”, afirma el Dr. Gamm. “No empezamos con superordenadores de muñeca y no vamos a empezar eliminando completamente la ceguera en nuestro primer intento. Pero estamos muy ilusionados por dar un paso importante en esa dirección”.

Esta imagen al microscopio electrónico del nuevo “parche” para cultivar e implantar células de la retina muestra los depósitos en forma de cubitos de hielo que contienen las células y los agujeros en forma de cilindro en la capa inferior, que proporcionan canales para que los fotorreceptores en maduración entren en contacto con el tejido de la retina del paciente. Imagen por cortesía del laboratorio Ma.

Una matriz con forma de cubitera siguiente paso para devolver la visión a retinas dañadas.

Traducción: Asociación Mácula Retina.

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