Estratégia experimental visa tratar a perda de visão no glaucoma guiando células-tronco para a retina

Pesquisadores trabalhando com camundongos identificaram uma nova estratégia potencial para substituir células ganglionares da retina para tratar o glaucoma, uma das principais causas de cegueira em todo o mundo.

Atualmente não existem tratamentos para reverter a perda de visão devido à morte de células ganglionares da retina, ou CGRs.

A equipe multidisciplinar, liderada por pesquisadores da Harvard Medical School no Schepens Eye Research Institute do Mass. Eye and Ear (MEE), produziu as CGRs a partir de células-tronco do sangue.

No estudo, publicado na revista PNAS, os pesquisadores mudaram o microambiente do olho de uma forma que lhes permitiu retirar células-tronco do sangue e transformá-las em células ganglionares da retina capazes de migrar e sobreviver na retina do olho.

Eles conduziram seu estudo na retina de ratos adultos. Se as descobertas forem replicadas em humanos, o trabalho poderá um dia ser aplicado à retina humana.

Alguns estudos têm analisado a substituição de CGRs por meio de transplantes de células, mas esse processo, ainda em fase de pesquisa e desenvolvimento, apresenta limitações. É necessária uma maneira mais precisa de repovoar eficazmente essas células na retina.

Uma limitação que impede o sucesso das atuais estratégias de transplante de células-tronco na retina é que a maioria das células do doador permanece no local da injeção e não migra para onde são mais necessárias.

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Para identificar uma solução melhor, a equipe do MEE criou CGRs a partir de células-tronco e depois testou a capacidade de várias moléculas sinalizadoras, conhecidas como quimiocinas, de guiar esses novos neurônios para suas posições corretas na retina.

Os pesquisadores usaram uma abordagem de big data. Eles examinaram centenas dessas moléculas e receptores para encontrar 12 exclusivos das CGRs. Eles descobriram que o fator 1 derivado do estroma foi a molécula com melhor desempenho tanto para migração quanto para transplante.

“Este método de utilização de quimiocinas para guiar o movimento e a integração das células do doador representa uma abordagem promissora para restaurar a visão em pacientes com glaucoma”, disse o autor sênior Petr Baranov, professor assistente de oftalmologia da HMS no Schepens. “Foi uma jornada emocionante trabalhar com uma equipe de cientistas talentosos com experiência única para desenvolver novas técnicas para modificar o ambiente local para orientar o comportamento celular – técnicas que potencialmente poderiam ser aplicadas para tratar outras condições neurodegenerativas.”

O estudo foi co-liderado por membros do laboratório de Baranov no Mass. Eye and Ear, incluindo o bioengenheiro e autor principal do estudo Jonathan R. Soucy e o bioinformático Emil Kriukov.

Controlando a migração e maturação de neurônios de doadores e recém-nascidos no olho por meio de engenharia do microambiente

Importância

O funil “in silico – in vitro – in vivo” possui um potencial significativo para identificar alvos para controlar processos celulares em pesquisas e aplicações clínicas. Neste relatório, descreveu-se uma estrutura para identificar, selecionar e aplicar quimiocinas para direcionar a migração de neurônios da retina in vivo na retina de camundongos adultos.

Para atingir um público mais amplo, demonstrou-se esse fenômeno usando neurônios retinianos dissociados derivados de camundongos e de células-tronco humanas, organoides retinianos e neurônios retinianos reprogramados endogenamente.

Por último, mostrou-se que apenas os neurônios que migram para sua lâmina adequada após o transplante expressam marcadores de células maduras, indicando a importância de impulsionar a integração estrutural para o transplante de neurônios.

Resumo

Ensaios clínicos de terapia celular em andamento demonstraram a necessidade de controle preciso do comportamento de células de doadores no tecido receptor. Apresentou-se uma metodologia para orientar neurônios derivados de células-tronco e regenerados endogenamente através da engenharia do microambiente.

Sendo uma “parte acessível do cérebro”, o olho oferece uma oportunidade única para estudar o destino e a função dos neurônios no sistema nervoso central. Neste estudo, os pesquisadores se concentraram nas células ganglionares da retina (CGRs) – os neurônios da retina são irreversivelmente perdidos no glaucoma e em outras neuropatias ópticas, mas podem ser potencialmente substituídos por meio de transplante ou reprogramação.

Uma das barreiras significativas para a integração bem-sucedida da CGR no circuito retiniano maduro existente é a migração celular em direção à sua posição natural na retina. Uma análise in silico do transcriptoma unicelular da retina humana em desenvolvimento identificou seis candidatos a ligantes de receptor, que foram testados em ensaios funcionais in vitro quanto à sua capacidade de guiar CGRs derivadas de células-tronco humanas.

Usou-se a molécula principal identificada na análise, SDF1 (fator 1 derivado do estroma), para criar um gradiente artificial na retina, o que levou a um aumento de 2,7 vezes na migração de CGRs do doador para a camada de células ganglionares (CCG) e a um aumento de 3,3 vezes no deslocamento de CGRs de recém-nascidos para fora da camada nuclear interna.

Apenas as CGRs de doadores que migraram para a CCG expressaram marcadores de CGR madura, indicando a importância da integração adequada da estrutura.

Juntos, esses resultados descrevem uma estrutura “in silico – in vitro – in vivo” para identificar, selecionar e aplicar ligantes solúveis para controlar a função das células do doador após o transplante.

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Fontes:
PNAS, publicação em 06 de novembro de 2023.
Harvard Medical School, notícia publicada em 21 de novembro de 2023.