Tejido retinal a partir de células madre Dr. Fernando Arévalo- Dra. Valeria Canto-Soler


La Dra. Valeria Canto-Soler recibió su PhD en Ciencias Biomédicas en la Universidad Austral, Argentina, en el año 2002. Después de un perío- do de entrenamiento postdoctoral en el Wilmer Eye Institute, fue incorporada al cuerpo aca- démico de Johns Hopkins Medical School en el año 2006. Actualmente, es Assistant Professor of Ophthalmology y Directora del Retinal Degenerations Research Center del Wilmer Eye Institute de la Universidad de Johns Hopkins. Junto a su equipo de investigadores, la Dra. Canto-Soler estableció, recientemente, una metodología que permite generar “mini retinas humanas” con fo- torreceptores funcionales a partir de células ma- dre pluripotentes inducidas. En julio de 2017, la Dra. Canto-Soler se trasladará a la Universidad de Colorado donde ha sido nombrada Directora del recientemente creado Ocular Stem Cell and Regeneration Program, el que tendrá como objetivo principal el desarrollo de tecnologías regenerativas de la visión a partir de células madre.

En esta edición, de Review of Ophthalmology en Español, les presentamos una entrevista exclusiva entre el Dr. Fernando Arévalo, presidente del Departamento de Oftalmología del Johns Hopkins Bayview Medical Center y la Dra. Valeria Canto-Soler, nombrada como Directora del Ocular Stem Cell and Regeneration Program en la Universidad de Colorado.

 

Dr. Fernando Arévalo: Podría explicarnos ¿por qué el protocolo, desarrollado en su laboratorio que permite generar tejido retinal a partir de cé- lulas madre, tuvo tanto impacto en el área de de- generación retiniana?

Dra. Valeria Canto-Soler: La posibilidad de regenerar las células fotorreceptoras que se mueren durante el proceso de de- generación retiniana a partir de células madre ha despertado un gran interés en los últimos 10-15 años, y en cierto sentido ha sido el motor que ha impulsado un área muy definida de inves- tigación dentro del campo de la oftalmología. Sin embargo, los resultados obtenidos hasta el momento no han sido muy alen- tadores, ya que las células fotorreceptoras trasplantadas no han sido lo suficientemente eficaces en integrarse dentro de la reti- na receptora y alcanzar un nivel de maduración funcional ade- cuado. En su gran mayoría, estos ensayos han consistido en una inyección subretinal de células fotorreceptoras en suspensión, lo que implica que las células deben ser capaces de migrar in- dividualmente desde el espacio subretinal y formar una nueva capa nuclear externa, incluyendo la capacidad de diferenciarse morfológica y funcionalmente, organizarse de manera apropia- da, y establecer las conexiones sinápticas adecuadas con el resto de las células de la retina.

El protocolo desarrollado, en mi laboratorio, permite inducir, de manera eficiente, y reproducible la formación de tejido reti- nal a partir de células madre humanas pluripotentes inducidas (hiPSC de acuerdo a sus siglas en inglés). Descrito de manera muy simple, partimos de células madre indiferenciadas, las cua- les a lo largo de varios meses en cultivo van recapitulando paso a paso los distintos estadíos de desarrollo de la retina que se pro- ducen durante el desarrollo normal de un embrión humano. Y lo reproducen de una manera tan fidedigna, que la formación

de la retina en la placa de petri requie- re el mismo tiempo que el que conlle- va el proceso normal en el embrión; básicamente una retina que ha sido cultivada por seis meses en una placa de petri es equivalente a la retina de un embrión humano de 6 meses de ges- tación. Este proceso de diferenciación culmina con la formación de “mini re- tinas humanas” compuestas por todos los tipos celulares de la retina organi- zados en sus capas correspondientes. Pero quizás, lo más sorprendente de todo, es que los fotorreceptores en es- tas “mini retinas” alcanzan un nivel de maduración funcional tan avanza- do que hasta son capaces de responder a la luz.

Esta tecnología abre   posibilida- des muy esperanzadoras para el tratamiento de enfermedades dege- nerativas de la retina, ya que permiti- ría superar muchas de las limitaciones encontradas hasta el momento. En primer lugar, permite generar cien- tos de “mini retinas” a partir de cé- lulas madre de pacientes afectados por diferentes enfermedades, hacien- do posible la utilización de las mis- mas como modelos experimentales, tanto para el estudio de los mecanis- mos desencadenantes como para el descubrimiento de posibles terapias para su tratamiento. Por otra parte, eventualmente permitiría trasplantar tejido retinal derivado del mismo pa- ciente a tratar, o de células madre in- munológicamente compatibles con el paciente, reduciendo significativa- mente las oportunidades de un recha- zo inmunológico.

Más aún, permitiría trasplantar foto- rreceptores ya propiamente organi- zados en una capa nuclear externa y con un grado de maduración tal, que incrementaría significativamente las

 

probabilidades de su integración fun- cional después del trasplante.

Dr. Fernando Arévalo: ¿Qué mo- dificaciones realizó cuando com- paró su protocolo con otros protocolos de células madre que han sido publicados por otros investigadores? ¿Cómo se le ocurrió mejorarlo?

Dra. Valeria Canto-Soler: Cuando comenzamos este proyecto, en el año 2010, nuestro objetivo era muy claro: queríamos desarrollar una metodolo- gía que permitiera generar tejido reti- nal con una organización histológica lo más aproximada posible a la retina humana, y evitando la introducción de factores exógenos al medio de cul- tivo; en otras palabras un sistema de diferenciación altamente autónomo y capaz de recrear lo mejor posible las ca- racterísticas celulares y fisiológicas de la retina. Con esto en mente, lo pri- mero que hicimos fue un análisis muy detallado de todos los protocolos que habían sido publicados hasta ese mo- mento. La mayoría de estos protocolos estaban basados en cultivos de dos di- mensiones y bajo un régimen de fac- tores exógenos necesarios para inducir paso a paso la diferenciación de las cé- lulas madre en células de la retina. Sin embargo, el grupo de David Gamm, de la Universidad de Wisconsin, ha- bía publicado recientemente un traba- jo en el que demostraron, por primera vez, que las células madre humanas te- nían la capacidad de generar estruc- turas tridimensionales similares a vesículas ópticas compuestas por célu- las con potencial para diferenciarse en distintos tipos celulares retinianos. De modo que decidimos adoptar este pro- tocolo como punto de partida, y a tra- vés de un proceso largo y sistemático

fuimos optimizando distintas condiciones de cultivo hasta conseguir el objetivo buscado.

 

Un primer paso consistió en definir el sustrato más apropiado para cultivar las células en los estadíos iniciales de diferenciación. En ese proceso nos di- mos cuenta de la importancia capital que tienen tanto las interacciones célula-matriz extracelular como célula-célula en la adquisición de una identi- dad de linaje retinal por parte de las células madre. Interesantemente, nuestros resultados sugieren que si las células madre logran diferenciarse en progeni- tores retinianos auténticos, son capaces de disparar el proceso de desarrollo y diferenciación de la retina de manera altamente autónoma.

Un siguiente paso, tan importante como el ante- rior, consistió en encontrar las condiciones adecua- das para poder mantener las “mini retinas” en cultivo por períodos lo suficientemente prolongados como para permitir que alcanzaran estadíos de desarrollo y maduración avanzados. Esto se consiguió suplemen- tando el medio de cultivo con suero fetal bovino a partir de la semana siete de diferenciación, a modo de promover la sobrevivencia de las células de la retina y permitir que el proceso de diferenciación continua- ra de modo normal. Actualmente, por ejemplo, tene- mos “mini retinas” que han superado el año y medio en cultivo.

11
ONSTRUID

El siguiente objetivo fue promover lo más posible la maduración de las células fotorreceptoras en las “mini retinas”. Para esto, decidimos suplementar el medio de cultivo con taurina y ácido retinoico, ya que estos dos compuestos cumplen un rol importan- te en la diferenciación de los fotorreceptores duran- te el proceso de desarrollo embrionario in vivo. Una observación muy interesante fue que el ácido reti- noico en particular tiene la capacidad de regular di- ferencialmente la maduración de los fotorreceptores dependiendo de la concentración y el tiempo de ex- posición. En otras palabras, dependiendo del tiempo de exposición y la concentración, el ácido retinoico puede ejercer efectos opuestos como inhibir o pro- mover la maduración de los fotorreceptores. Una vez que determinamos la concentración y la venta- na de exposición apropiadas, pudimos comprobar, para nuestra satisfacción, que los fotorreceptores

Login

Welcome! Login in to your account

Remember meLost your password?

Lost Password