Los investigadores han descubierto una técnica para reprogramar directamente las células de la piel en fotorreceptores de varilla sensibles a la luz utilizados para la visión. Las varillas hechas en laboratorio permitieron a los ratones ciegos detectar la luz después de que las células se transplantaran a los ojos de los animales. El trabajo, financiado por elNational Eye Institute NEI, publicado el 15 de abril en Naturaleza . El NEI es parte de los Institutos Nacionales de Salud.
Hasta ahora, los investigadores han reemplazado los fotorreceptores moribundos en modelos animales creando células madre de la piel o las células sanguíneas, programando esas células madre para que se conviertan en fotorreceptores, que luego se trasplantan a la parte posterior del ojo. En el nuevo estudio, los científicos muestranque es posible omitir el paso intermedio de células madre y reprogramar directamente las células de la piel en fotorreceptores para su trasplante a la retina.
"Este es el primer estudio que muestra que la reprogramación química directa puede producir células similares a la retina, lo que nos brinda una estrategia nueva y más rápida para desarrollar terapias para la degeneración macular relacionada con la edad y otros trastornos de la retina causados por la pérdida de fotorreceptores,"dijo Anand Swaroop, Ph.D., investigador principal en el Laboratorio de Neurobiología, Neurodegeneración y Reparación de NEI, que caracterizó las células fotorreceptoras de barra reprogramadas mediante análisis de expresión génica.
"De beneficio inmediato será la capacidad de desarrollar rápidamente modelos de enfermedad para que podamos estudiar los mecanismos de la enfermedad. La nueva estrategia también nos ayudará a diseñar mejores enfoques de reemplazo celular", dijo.
Los científicos han estudiado las células madre pluripotentes inducidas iPS con intenso interés durante la última década. Las IPSC se desarrollan en un laboratorio a partir de células adultas, en lugar de tejido fetal, y se pueden usar para producir casi cualquier tipo de célula de reemplazo otejido. Pero los protocolos de reprogramación de células iPS pueden tardar seis meses antes de que las células o los tejidos estén listos para el trasplante. Por el contrario, la reprogramación directa descrita en el estudio actual llevó a las células de la piel a fotorreceptores funcionales listos para el trasplante en solo 10 días. Los investigadores demostraron su técnicaen ojos de ratón, utilizando células cutáneas derivadas de ratones y humanos.
"Nuestra técnica va directamente de la célula de la piel al fotorreceptor sin la necesidad de células madre en el medio", dijo el investigador principal del estudio, Sai Chavala, MD, CEO y presidente de CIRC Therapeutics y el Centro para la Innovación de la Retina. Chavala también es directorade servicios de retina en KE Eye Centers de Texas y profesor de cirugía en la Texas Christian University y en la Facultad de Medicina de la Universidad del Norte de Texas Health Science Center UNTHSC, Fort Worth.
La reprogramación directa implica bañar las células de la piel en un cóctel de cinco compuestos de moléculas pequeñas que juntas median químicamente las vías moleculares relevantes para el destino de las células fotorreceptoras de varillas. El resultado son fotorreceptores de varillas que imitan las varillas nativas en apariencia y función.
Los investigadores realizaron un perfil de expresión génica, que mostró que los genes expresados por las nuevas células eran similares a los expresados por fotorreceptores de varilla reales. Al mismo tiempo, los genes relevantes para la función de las células de la piel habían sido regulados negativamente.
Los investigadores trasplantaron las células en ratones con degeneración retiniana y luego probaron sus reflejos pupilares, que es una medida de la función del fotorreceptor después del trasplante. En condiciones de poca luz, la constricción de la pupila depende de la función del fotorreceptor de la barra. Dentro de un mes detrasplante, seis de 14 43% animales mostraron una fuerte constricción de la pupila bajo poca luz en comparación con ninguno de los controles no tratados.
Además, los ratones tratados con constricción de la pupila tenían una probabilidad significativamente mayor de buscar y pasar tiempo en espacios oscuros en comparación con los ratones tratados sin respuesta de la pupila y controles no tratados. La preferencia por los espacios oscuros es un comportamiento que requiere visión y refleja la tendencia natural del ratón.para buscar lugares seguros y oscuros en lugar de lugares claros.
"Incluso los ratones con degeneración retiniana severamente avanzada, con pocas posibilidades de tener fotorreceptores vivos restantes, respondieron al trasplante. Tales hallazgos sugieren que las mejoras observadas se debieron a los fotorreceptores fabricados en el laboratorio y no a un efecto auxiliar que apoyó la salud delos fotorreceptores existentes del huésped ", dijo el primer autor del estudio, Biraj Mahato, Ph.D., científico investigador, UNTHSC.
Tres meses después del trasplante, los estudios de inmunofluorescencia confirmaron la supervivencia de los fotorreceptores de laboratorio, así como sus conexiones sinápticas con las neuronas en la retina interna.
Se necesita más investigación para optimizar el protocolo para aumentar el número de fotorreceptores funcionales trasplantados.
"Es importante destacar que los investigadores descubrieron cómo esta reprogramación directa está mediada a nivel celular. Estas ideas ayudarán a los investigadores a aplicar la técnica no solo a la retina, sino a muchos otros tipos de células", dijo Swaroop.
"Si se puede mejorar la eficiencia de esta conversión directa, esto puede reducir significativamente el tiempo que lleva desarrollar un producto potencial de terapia celular o modelo de enfermedad", dijo Kapil Bharti, Ph.D., investigador principal y jefe de Ocular ySección de Investigación Traslacional de Células Madre en NEI.
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Materiales proporcionado por NIH / Instituto Nacional del Ojo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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