Un modelo de laboratorio en 3D que utiliza tejidos obtenidos del paciente puede conducir a tratamientos individuales o curación.

La degeneración macular relacionada con la edad (DMAE), que causa la pérdida de la visión central, es la principal causa de ceguera en adultos de 50 años o más y afecta a aproximadamente 196 millones de personas en todo el mundo. No existe cura, aunque el tratamiento puede retardar el inicio y retener algo de visión.

Sin embargo, recientemente, investigadores de la Universidad de Rochester han logrado un gran avance en la búsqueda de una cura para la AMD. Su primer modelo de laboratorio tridimensional (3D) imita la parte de la retina humana que se ve afectada por la degeneración macular.

Su modelo combina tejido retiniano derivado de células madre y redes vasculares de pacientes humanos con materiales sintéticos producidos biotecnológicamente en una “matriz” tridimensional. En particular, el uso de tejido retiniano 3D derivado del paciente permitió a los investigadores estudiar los mecanismos subyacentes involucrados en la degeneración macular neovascular avanzada, la forma húmeda de la degeneración macular que es la forma más debilitante y deslumbrante de la enfermedad.

Los investigadores también demostraron que los cambios en su modelo de retina humana relacionados con la DMAE húmeda se pueden abordar con medicamentos.

«Una vez que validamos esto en una muestra grande, la próxima esperanza es desarrollar terapias farmacológicas racionales y posiblemente incluso probar la efectividad de un fármaco en particular para pacientes individuales», dice Ruchira Singh, profesor asociado de oftalmología en la Universidad Flaum Eye Institute.

El laboratorio de Danielle Benoit, profesora de Ingeniería Biomédica y Directora del Programa de Ciencia de Materiales, desarrolló los materiales sintéticos para la matriz y ayudó a configurarla, como se describe en un artículo en Célula madre celular .

Singh dice que los resultados deberían ayudar a resolver un «gran» debate entre los investigadores en el campo que han estado tratando de determinar si:

  • Los defectos en la propia retina son responsables de la enfermedad (y si es así, qué partes de la retina son responsables); o
  • La enfermedad es causada por otros «problemas sistémicos» como el suministro de sangre.

Su investigación sugiere fuertemente que los defectos de la retina son los responsables, y específicamente, los defectos en un área llamada epitelio pigmentario de la retina (EPR), una capa pigmentada de células que nutre las células fotorreceptoras de la retina.

POR QUÉ FALLAN LOS MODELOS ANIMALES Y UN MODELO 3D RESULTÓ ‘ESENCIAL’

La AMD afecta a dos áreas del ojo humano. Estos incluyen el RPE y, debajo del RPE, un sistema de soporte subyacente llamado coriocapilar, que está compuesto en gran parte por capilares que irrigan la retina externa.

Hasta ahora, los investigadores se han basado en gran medida en modelos de roedores. Pero la anatomía y fisiología de la retina humana y la retina de roedor son muy diferentes. Según Singh, era importante «crear un modelo humano in vitro de la capa coriocapilar integrada en el EPR para preservar todo el complejo afectado por esta enfermedad».

Por ejemplo, en un estudio anterior, el laboratorio de Singh utilizó un solo tipo de célula retiniana, el epitelio pigmentario de la retina (EPR) derivado del paciente, para mostrar que los síntomas de las formas tempranas y secas de AMD pueden imitarse en cultivo y ser causados ​​únicamente por disfunción en las Células RPE. El papel de la capa coriocapilar siguió siendo «un misterio que nadie en la cultura podría jamás modelar», dice.

Por eso fue tan importante desarrollar un modelo humano in vitro y modular que pueda integrar una capa de coriocapilar en el EPR para preservar todo el complejo afectado por esta enfermedad para que las propiedades de cada tipo celular individual sean independientes y puedan controlarse. . Dice Singh.

Por esta razón, el laboratorio Benoit, que se especializa en la producción de hidrogeles sintéticos para cultivo celular, ingeniería de tejidos y administración de fármacos dirigida, fue importante.

El laboratorio de Benoit desarrolló la matriz 3D en la que la coriocapilar podría colocarse de forma segura y «alinearse correctamente en todo el sistema vascular», dice Benoit. “También facilitamos que las células de RPE se adhieran al modelo. Fue una contribución pequeña pero importante. Un modelo tridimensional fue importante para describir las cosas realmente asombrosas que se identificaron y descubrieron utilizando ese modelo. »

Los resultados ofrecen una posible solución al debate sobre las causas de la degeneración macular. Los investigadores ahora están demostrando por primera vez que los defectos en las células del EPR por sí solos son suficientes para causar la enfermedad. «Puede tener una coriocapillaris completamente normal, pero si sus EPR se alteran, causará una disfunción de la coriocapillaris», dice Singh.

De manera similar, al utilizar muestras de sangre de pacientes con DMAE húmeda en el modelo de retina humana, sus datos también muestran por primera vez que los factores derivados de la sangre del paciente pueden contribuir de forma independiente al desarrollo y progresión de la DMAE húmeda.

La colaboración, dice Singh, ha sido un éxito

  • Creación de un modelo humano preciso del complejo RPE / Choriocapillaris
  • Confirmación de que el EPR y las células madre mesenquimales desempeñan un papel en el desarrollo de la capa coriocapilar.
  • Imitando aspectos de la degeneración macular en el modelo humano
  • Comprender el papel de ciertos tipos de células y factores sanguíneos en el desarrollo de la degeneración macular.
  • Combatir la enfermedad mediante el uso de un fármaco en un modelo celular derivado del paciente

LIDERAZGO MUNDIAL EN CIENCIA DE LA VISIÓN

La última investigación de Singh y Benoit se basa en la larga tradición de la Universidad de Rochester como líder mundial en ciencia de la visión.

En la década de 1990, por ejemplo, David Williams, profesor de Óptica Médica William G. Allyn, y su grupo utilizaron la óptica adaptativa, utilizada por primera vez en telescopios, para ver a través de la atmósfera de la Tierra con mayor claridad, para obtener imágenes de células retinianas individuales a células individuales. fotorreceptores en la retina humana viva. El trabajo de Williams y su equipo ha tenido un impacto profundo en los procedimientos de mejora de la visión y ahora se utiliza en procedimientos Lasik en todo el mundo.

Ese legado atrajo a Singh y Benoit a Rochester, pero también otro factor: la proximidad de los departamentos de ingeniería y ciencia y el centro médico al otro lado de la calle y la capacidad de colaborar. Benoit dice que la proximidad fue un factor «crítico» en su decisión de unirse al departamento de Ingeniería Biomédica en 2010. Singh dice que la oportunidad de trabajar con Benoit fue una de las principales razones por las que eligió el centro médico hace siete años.

También es útil para forjar otras colaboraciones. Vision Science en la universidad ahora incorpora una sinergia de ciencia, ingeniería y medicina en todos los departamentos que incluyen ciencias cerebrales y cognitivas, neurobiología y anatomía y oftalmología, que involucran aproximadamente a 100 miembros de la facultad de Rochester. El Center for Visual Science y su laboratorio ARIA, dirigido por Williams, trabajan en estrecha colaboración con el Flaum Eye Institute of the Medical Center y son el centro de estas colaboraciones.

###

El apoyo financiero para su artículo proviene de fundaciones privadas y de los Institutos Nacionales de Salud. Las fundaciones privadas son BrightFocus Foundation, Foundation of Fighting Blindness, Knights Templar Eye Foundation, Retina Research Foundation e Research to Prevent Blindness.

Otros colaboradores del trabajo son:

  • En la Universidad de Rochester: Autor principal Kannan V. Manian, Chad Galloway, Sonal Dalvi, Anthony A. Emanuel, Jared A. Mereness, Whitney Spencer, Lauren Winschel, Celia Soto, Yiming Li, Yuanhui Song, William DeMaria y Mina Chung .
  • En la Universidad de Wisconsin: Akhilesh Kumar, Igor Slukvin, Michael P. Schwartz y William L. Murphy.
  • En el Cole Eye Institute de la Cleveland Clinic: Bela-Anand Apte

https: //.www.Rochester.edu /Centro de mensajes /Primer modelo de laboratorio de ojos humanos: causas de degeneración macular 472552 /

DEJA UNA RESPUESTA

Por favor ingrese su comentario!
Por favor ingrese su nombre aquí