Inginerii de la Duke dezvoltă celule vasculare retiniene din celule stem pluripotente
Inginerii biomedicali de la Universitatea Duke au reușit, pentru prima dată, să dezvolte celule specializate ale vaselor de sânge esențiale pentru sănătatea retinei, folosind celule stem pluripotente induse (iPSCs).
Când au fost injectate în modele murine ale bolilor retiniene, aceste „celule endoteliale retiniene” s-au integrat în țesutul deteriorat, regenerând vasele de sânge și restabilind funcția retiniană. De asemenea, cercetătorii au demonstrat capacitatea acestor celule de a forma țesut vascular retinian funcțional într-un mediu de laborator, oferind o modalitate de a modela și studia diverse afecțiuni oculare.
Rezultatele, publicate online pe 30 iunie în revista Nature Biomedical Engineering, au fost finanțate de Institutul Național de Ochi și NASA, subliniază potențialul utilizării acestor celule retiniene și a modelelor pentru dezvoltarea de noi metode de tratament pentru pierderea vederii și cercetarea tulburărilor oculare.
Boli vasculare retiniene afectează milioane de oameni în Statele Unite, dar înțelegerea noastră rămâne limitată, ceea ce îngreunează descoperirea și dezvoltarea de noi terapii. Folosind celule stem umane, am generat celulele întâlnite în vasele de sânge retiniene, deschizând calea pentru noi abordări terapeutice.
Sharon Gerecht
Se spune adesea că ochii sunt feronul sufletului, iar acest lucru este mai adevărat decât s-ar putea crede. Neuronii din retină, partea din spate a ochiului care detectează lumina, se extind direct la creier, făcând ochii parte din sistemul nervos central.
De asemenea, ca și creierul, retina are o barieră sanguină care controlează strict ce intră și ce iese, cum ar fi oxigenul, nutrienții, apa și medicamentele. Deși această barieră menține retina sănătoasă și relativ protejată de agenți cauzatori de boli, face și mai dificil tratamentul acesteia.
Această barieră este formată din țesutul vaselor de sânge, care constă într-o rețea strânsă de celule endoteliale retiniene, care formează stratul interior al vaselor de sânge, împreună cu alte celule specializate numite pericite și astrocite. Specificitatea acestor celule și faptul că ele nu se formează în alte zone ale corpului fac acest țesut complex greu de vindecat sau de creat de la zero.
Când acest țesut specializat al vaselor de sânge începe să se degradeze, poate provoca o serie de boli care duc la pierderea vederii, a explicat Parker Esswein. “Deși există surse de celule endoteliale retiniene, capacitatea de a crește o aprovizionare continuă de la zero ar putea oferi multe avantaje pentru cei care lucrează în domeniu.”
Cele mai multe celule endoteliale retiniene sunt actualmente colectate și cultivate din pacienți reali, ceea ce le face relativ costisitoare și cu o ofertă limitată. Pentru a extinde accesul, a reduce costurile și a controla variabilitatea, laboratorul Gerecht a dorit să verifice dacă pot crește aceste celule din iPSCs. Acestea sunt, în esență, celule adulte mature reprogramate să devină versiuni primitive ale lor însele, care pot crește apoi în diverse tipuri de alte celule.
Pentru a face acest lucru, Ying-Yu Lin, fost doctorand în laboratorul Gerecht, și Esswein au utilizat iPSCs comerciale și o procedură bine cunoscută pentru a le face să crească în celule endoteliale comune care formează stratul interior al majorității vaselor de sânge din corp. Cercetătorii au folosit apoi un cocktail specializat de factori de creștere pentru a transforma celulele în tipul specific de celule endoteliale întâlnite în retină.
Odată ce au avut succes, cercetătorii au testat noile lor creații.
În experimentele de laborator, echipa a reușit să obțină celulele să formeze aceleași rețele și structuri pe care le formează în organism. Apoi, au supus aceste țesuturi cultivate în laborator la niveluri scăzute de oxigen și la condiții de glucoză ridicată, care sunt condiții dăunătoare frecvent întâlnite în rândul pacienților. Aceste condiții sunt cauze fundamentale ale retinopatiei diabetice, principala cauză a pierderii vederii în rândul persoanelor active profesional în Statele Unite, și au determinat degradarea barierei de țesut, așa cum se întâmplă și la pacienți.
Cercetătorii au încercat apoi celulele cultivate în laborator ca terapie pentru modelele murine cu vase de sânge retiniene slabe și neregulate. Când au fost injectate în șoareci înainte ca orice pierdere a vederii să aibă loc, aceste celule s-au integrat cu succes în țesutul existent și au contribuit la dezvoltarea unor vase de sânge puternice, cu bariere solide.
„Testele au arătat că aceste celule cultivate în laborator au potențial pentru tratamente preventive, mai ales că ar trebui să fie mai ușor și mai ieftin de obținut folosind tehnica noastră”, a spus Esswein. „Și, deși experimentele noastre de laborator nu au încercat să modeleze o varietate largă de boli oculare specifice în aceste studii, suntem încrezători că putem crea modele excelente de țesut uman în laborator pentru a ajuta la o mai bună înțelegere a acestor boli și la descoperirea de terapii.”
Pe viitor, cercetătorii intenționează să exploreze aceste utilizări potențiale pentru celulele lor endoteliale retiniene atât în laborator, cât și prin parteneriate emergente din industrie.
