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Tejido retinal sensible a la luz tridimensional crecido en laboratorio

Ciencia

David Szondy

14 de junio de 2014

Fotorreceptores de varilla (en verde) dentro de una "mini retina " derivada de células iPS humanas en el laboratorio (Foto: Johns Hopkins)

El ojo a menudo se compara con una cámara, pero aunque su diseño básico es tan simple como una caja antigua Brownie, su estructura detallada es más compleja que la electrónica más avanzada. Esto significa que, a diferencia de los órganos más simples, los estudios de la enfermedad de la retina dependen en gran medida de los estudios en animales, y el tratamiento de tales enfermedades es extremadamente difícil. Un rayo de esperanza en el campo proviene de investigadores de Johns Hopkins, que han construido un segmento funcional de una retina humana a partir de células madre que pueden responder a la luz.

La retina es el revestimiento complejo del ojo humano que actúa como la película (o el sensor de imágenes, para la gente más joven) en una cámara. Está hecho de unas 10 capas de tejido, incluidas las membranas estructurales, los ganglios nerviosos y las células fotorreceptoras; las varillas que detectan imágenes en blanco y negro y funcionan mejor con poca luz, y los conos, que detectan el color. Si los científicos pudieran recrear esta estructura en el laboratorio, sería un gran avance en el tratamiento de enfermedades oculares.

El enfoque de los investigadores de Johns Hopkins fue utilizar células madre pluripotentes inducidas por el hombre (iPS). En otras palabras, se indujo a las células adultas a revertirse a células madre, de las cuales se puede derivar cualquiera de las 200 células especializadas en el cuerpo humano. El equipo de Johns Hopkins programó las células madre para que se conviertan en células progenitoras de la retina en una placa de cultivo.

Estas células se convirtieron en células de la retina, de la misma manera y al mismo ritmo que en un embrión humano. Al hacerlo, las células se diferenciaron en algunos de los siete tipos diferentes de células que forman la retina y se organizan en las estructuras tridimensionales del segmento exterior necesarias para que funcionen los fotorreceptores.

"Sabíamos que era necesaria una estructura celular en 3D si queríamos reproducir las características funcionales de la retina", dice M Valeria Canto-Soler, profesora asistente de oftalmología en la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, "pero cuando comenzó este trabajo, no creíamos que las células madre pudieran construir una retina casi por sí mismas. En nuestro sistema, de alguna manera las células sabían qué hacer ".

El crecimiento de segmentos de retina se ha logrado antes, pero donde el trabajo de Johns Hopkins se destaca es que estas mini-retinas realmente funcionan. Cuando las mini-retinas alcanzaron el equivalente a 28 semanas de desarrollo, los investigadores conectaron las células fotorreceptoras a los electrodos y les lanzaron pulsos de luz. Según los científicos, las células mostraron las mismas reacciones fotoquímicas que en una retina normal, especialmente en lo que respecta a las barras que constituyen la mayoría de los fotorreceptores.

El resultado de la investigación de Johns Hopkins es una mini-retina que responde a la luz, pero no tiene la capacidad de formar imágenes. La estructura está lejos de ser completa y no hay manera de conectar la retina artificial a la corteza visual del cerebro. Sin embargo, ser capaz de producir estructuras retinianas de tal complejidad conlleva la promesa de desarrollar nuevas formas de estudiar las enfermedades oculares y desarrollar nuevas formas de tratarlas.

Según Cano-Soler, la técnica permitirá a los médicos cultivar cientos de mini-retina a partir de las propias células de un paciente, lo que permitirá realizar pruebas avanzadas y tratamientos farmacológicos individualizados. Además, permitirá a los científicos estudiar enfermedades de los ojos sin pruebas en animales. Eventualmente, incluso puede conducir a un medio para restaurar la visión en pacientes con enfermedades de la retina con trasplantes de retinas cultivadas en laboratorio.

Los resultados del equipo fueron publicados en la revista Nature Communications .

Fuente: Johns Hopkins

Fotorreceptores de varilla (en verde) dentro de una "mini retina " derivada de células iPS humanas en el laboratorio (Foto: Johns Hopkins)

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