Células oculares da retina cultivadas em laboratório fazem conexões bem-sucedidas e abrem portas para ensaios clínicos para tratar a cegueira

Células da retina cultivadas a partir de células-tronco podem alcançar e se conectar com os vizinhos, de acordo com um novo estudo, completando um “aperto de mão” que pode mostrar que as células estão prontas para testes em humanos com distúrbios oculares degenerativos.

Há mais de uma década, pesquisadores da Universidade de Wisconsin-Madison desenvolveram uma maneira de cultivar aglomerados organizados de células, chamados organoides, que se assemelham à retina, o tecido sensível à luz na parte posterior do olho. Eles persuadiram células da pele humana reprogramado para atuar como células-tronco para se desenvolver em camadas de vários tipos de células da retina que detectam a luz e, por fim, transmitem o que vemos ao cérebro.

“Queríamos usar as células desses organoides como peças de reposição para os mesmos tipos de células que foram perdidas no curso de doenças da retina”, diz David Gamm, professor de oftalmologia da UW-Madison e diretor do McPherson Eye Research Institute, cujo laboratório desenvolveu os organoides. “Mas depois de serem cultivados em laboratório durante meses como aglomerados compactos, a questão permaneceu – as células se comportarão adequadamente depois que as separarmos? Porque isso é fundamental para introduzi-los no olho do paciente.”

Durante 2022, os colaboradores de Gamm e UW-Madison estudos publicados mostrando que as células retinianas crescidas em prato chamadas fotorreceptores respondem como aquelas em uma retina saudável a diferentes comprimentos de onda e intensidades de luz e que, uma vez separadas das células adjacentes em seu organoide, elas podem alcançar novos vizinhos com cordões biológicos característicos chamados axônios .

“A última peça do quebra-cabeça foi ver se esses cordões tinham a capacidade de se conectar ou apertar a mão de outros tipos de células da retina para se comunicar”, diz Gamm, cujos novos resultados sobre conexões bem-sucedidas entre as células serão publicados. esta semana no Anais da Academia Nacional de Ciências.

Células na retina e no cérebro se comunicam através sinapses, pequenas lacunas nas pontas de seus cabos. Para confirmar que suas células retinais cultivadas em laboratório têm a capacidade de substituir células doentes e transportar informação sensorial como os saudáveis, os pesquisadores precisavam mostrar que podiam fazer sinapses.

Xinyu Zhao, professor de neurociência da UW-Madison e coautor do novo estudo, trabalhou com as células do laboratório Gamm para ajudar a estudar sua capacidade de formar conexões sinápticas. Eles fizeram isso usando um vírus da raiva modificado para identificar pares de células que poderiam formar os meios de comunicação entre si.

A equipe de pesquisa, incluindo estudantes de pós-graduação e co-primeiros autores Allison Ludwig e Steven Mayerl, separou os organoides da retina em células individuais, deu a eles uma semana para estender seus axônios e fazer novas conexões, expôs-os ao vírus e depois deu uma espiada. O que eles viram foram muitos células da retina marcado por uma cor fluorescente indicando que uma infecção por raiva infectou alguém através de uma sinapse formada com sucesso entre vizinhos.

“Estamos construindo essa história juntos no laboratório, uma peça de cada vez, para criar confiança de que estamos indo na direção certa”, diz Gamm, que patenteou os organoides e cofundou a Opsis Therapeutics, com sede em Madison, que está adaptando a tecnologia para tratar distúrbios oculares humanos com base nas descobertas de UW-Madison. “Tudo está levando, em última análise, a ensaios clínicos humanosque são claramente o próximo passo.”

Depois de confirmarem a presença de conexões sinápticas, os pesquisadores analisaram o células envolvidos e descobriram que os tipos de células da retina mais comuns formando sinapses eram fotorreceptores – bastonetes e cones – que são perdidos em doenças como retinite pigmentosa e degeneração macular relacionada à idade, bem como em certas lesões oculares. O próximo tipo de célula mais comum, células ganglionares da retinasão degenerados em distúrbios do nervo óptico, como o glaucoma.

“Essa foi uma revelação importante para nós”, diz Gamm. “Isso realmente mostra o impacto potencialmente amplo que esses organoides da retina podem ter”.