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Pesquisadores restauram a visão em camundongos transformando células da pele em células oculares sensíveis à luz

Pixabay

Fonte

NEI-NIH | Instituto Nacional dos Olhos

Data

sexta-feira, 24 abril 2020 10:20

Áreas

Biologia Celular e Molecular. Dermatologia. Medicina. Oftalmologia.

Pesquisadores descobriram uma técnica para reprogramar diretamente células da pele em fotorreceptores usados ​​para a visão. Fotorreceptores produzidos em laboratório permitiram que camundongos cegos detectassem luz depois que as células foram transplantadas para os olhos dos animais. O trabalho, financiado pelo Instituto Nacional dos Olhos (NEI), dos Estados Unidos, foi publicado no último dia 15 de abril na revista científica Nature. O NEI faz parte dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH).

Até agora, os pesquisadores substituíam fotorreceptores debilitados em modelos animais, a partir de células-tronco – da pele ou células sanguíneas – programadas para se tornarem fotorreceptores, que são então transplantadas para a parte posterior do olho. No novo estudo, os cientistas mostram que é possível pular a etapa intermediária das células-tronco e reprogramar diretamente as células da pele em fotorreceptores para transplante na retina.

“Este é o primeiro estudo a mostrar que a reprogramação química direta pode produzir células semelhantes à retina, o que nos dá uma estratégia nova e mais rápida para o desenvolvimento de terapias para a degeneração macular relacionada à idade e outros distúrbios da retina causados ​​pela perda de fotorreceptores”, explicou o Dr. Anand Swaroop, pesquisador sênior e chefe do Laboratório de Neurobiologia, Neurodegeneração e Reparação do NEI, que caracterizou as células fotorreceptoras reprogramadas por análise de expressão gênica. “De benefício imediato teremos a capacidade de desenvolver rapidamente modelos de doenças para que possamos estudar os mecanismos das doença. A nova estratégia também nos ajudará a projetar melhores abordagens de substituição celular”, continuou o pesquisador.

Os cientistas estudaram células-tronco pluripotentes induzidas (iPS). As IPS são desenvolvidas em laboratório a partir de células adultas – em vez de tecido fetal – e podem ser usados ​​para produzir praticamente qualquer tipo de célula ou tecido de substituição. Mas os protocolos de reprogramação de células iPS podem levar seis meses antes que as células ou tecidos estejam prontos para o transplante. Por outro lado, a reprogramação direta descrita neste estudo levou as células da pele a fotorreceptores funcionais prontos para transplante em apenas 10 dias. Os pesquisadores demonstraram sua técnica nos olhos de camundongos, usando células da pele derivadas de ratos e humanos.

“Nossa técnica vai diretamente da célula da pele para o fotorreceptor sem a necessidade de células-tronco no meio”, disse o investigador principal do estudo, Dr. Sai Chavala, CEO e presidente da CIRC Therapeutics e do Centro para Inovação da Retina.

A reprogramação direta envolve o banho das células da pele em um coquetel de cinco compostos de moléculas que, juntas, mediam quimicamente as vias moleculares relevantes para o destino das células fotorreceptoras. O resultado são fotorreceptores de bastonetes que imitam bastonetes nativos na aparência e na função.

Os pesquisadores realizaram o perfil de expressão gênica, que mostrou que os genes expressos pelas novas células eram semelhantes aos expressos por fotorreceptores reais. Ao mesmo tempo, os genes relevantes para a função das células da pele foram desregulados.

Os pesquisadores transplantaram as células em camundongos com degeneração da retina e testaram seus reflexos pupilares, que são uma medida da função dos fotorreceptores após o transplante. Sob condições de pouca luz, a constrição da pupila depende da função do fotorreceptor. Dentro de um mês após o transplante, seis dos 14 (43%) animais apresentaram constrição robusta das pupilas sob pouca luz, em comparação com nenhuma constrição dos animais controles não tratados.

“Mesmo camundongos com degeneração da retina gravemente avançada, com poucas chances de ter fotorreceptores vivos restantes, responderam ao transplante. Tais descobertas sugerem que as melhorias observadas foram devidas aos fotorreceptores desenvolvidos em laboratório, e não a um efeito auxiliar que apoiou a saúde dos fotorreceptores existentes “, disse o primeiro autor do estudo, Dr. Biraj Mahato, cientista do Centro de Ciências da Saúde da Universidade do Norte do Texas (UNTHSC).

Três meses após o transplante, os estudos de imunofluorescência confirmaram a sobrevivência dos fotorreceptores feitos em laboratório, bem como suas conexões sinápticas com os neurônios na retina interna. Agora, mais pesquisas são necessárias para otimizar o protocolo para aumentar o número de fotorreceptores transplantados funcionais.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do NEI-NIH (em inglês).

Fonte: Kathryn DeMott, NEI-NIH. Imagem: Pixabay.

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