La degeneración macular relacionada con la edad (DMAE), que conduce a la pérdida de la visión central, es la causa más frecuente de ceguera en adultos de 50 años o más, y afecta a unos 196 millones de personas en todo el mundo. No existe cura, aunque el tratamiento puede retardar la aparición y preservar algo de la visión.
Sin embargo, recientemente, investigadores de la Universidad de Rochester han logrado un avance importante en la búsqueda de una cura para la AMD. Su primer modelo de laboratorio tridimensional (3D) imita la parte de la retina humana afectada por la degeneración macular.
Su modelo combina tejido retiniano derivado de células madre y redes vasculares de pacientes humanos con materiales sintéticos de bioingeniería en una "matriz" tridimensional. En particular, el uso de tejido retiniano 3D derivado del paciente permitió a los investigadores investigar los mecanismos subyacentes involucrados en la degeneración macular neovascular avanzada, la forma húmeda de la degeneración macular, que es la forma más debilitante y cegadora de la enfermedad.
Los hallazgos ofrecen una posible resolución al debate sobre las causas de la degeneración macular
Los investigadores también han demostrado que los cambios relacionados con la DMAE húmeda en su modelo de retina humana podrían dirigirse con medicamentos. "Una vez que hayamos validado esto en una muestra grande, la próxima esperanza sería desarrollar terapias farmacológicas racionales y, potencialmente, incluso probar la eficacia de un fármaco específico para que funcione en pacientes individuales", dice Ruchira Singh, profesora asociada de oftalmología en la Universidad. Instituto de Ojos Flaum.
El laboratorio de Danielle Benoit, profesora de ingeniería biomédica y directora del Programa de Ciencia de Materiales, diseñó los materiales sintéticos para la matriz y ayudó a configurarla, como se describe en un artículo en Cell Stem Cell .
Singh dice que los hallazgos deberían ayudar a resolver un debate "enorme" entre los investigadores en el campo que han estado tratando de determinar si los defectos en la propia retina son responsables de la enfermedad (y si es así, qué partes de la retina son responsables); o la enfermedad es causada por otros "problemas sistémicos", por ejemplo, en el suministro de sangre.
Su investigación apunta fuertemente a los defectos de la retina como responsables, y en particular, a los defectos en un área llamada epitelio pigmentario de la retina (EPR), una capa de células pigmentadas que nutre las células fotorreceptoras de la retina.
POR QUÉ FALLAN LOS MODELOS ANIMALES Y UN MODELO 3D RESULTÓ 'ESENCIAL'
Dos áreas del ojo humano se ven afectadas por AMD. Incluyen el EPR y, debajo del EPR, un sistema de soporte subyacente llamado coriocapilar, compuesto en gran parte por capilares que alimentan la retina externa.
Hasta ahora, los investigadores se han basado en gran medida en modelos de roedores. Pero la anatomía y fisiología de la retina humana y de los roedores son muy diferentes. Según Singh, era fundamental crear "un modelo humano in vitro de la capa coriocapilar integrada con el EPR para obtener todo el complejo afectado por esta enfermedad".
El laboratorio de Benoit diseñó la matriz 3D en la que la coriocapilar podría colocarse de manera segura
Por ejemplo, en un estudio anterior, el laboratorio de Singh usó solo un tipo de célula de la retina, el epitelio pigmentario de la retina (EPR) derivado del paciente, para mostrar que los síntomas de las formas tempranas y secas de AMD se pueden imitar en el cultivo, y podrían ser causada únicamente por una disfunción en las células del EPR. Sin embargo, el papel del choriocapillarislayer seguía siendo "un misterio que nadie ha sido capaz de modelar en la cultura", dice.
Por eso fue tan importante desarrollar un modelo humano modular e in vitro que pudiera integrar una capa de coriocapilar con el EPR "para obtener todo el complejo que se ve afectado por esta enfermedad, de modo que las propiedades de cada tipo celular individual se puedan controlar de forma independiente". "Dice Singh.
El laboratorio de Benoit diseñó la matriz 3D en la que la coriocapilar podría colocarse de manera segura y también "orientarse correctamente en la vasculatura general", dice Benoit. "También facilitamos la adhesión de las células RPE dentro del modelo. Fue una contribución pequeña, pero importante. Un modelo tridimensional fue esencial para describir las cosas realmente asombrosas que se han identificado y descubierto usando este modelo".
Los defectos en las células del EPR por sí solos son suficientes para causar la enfermedad
Los hallazgos ofrecen una posible resolución al debate sobre las causas de la degeneración macular. Los investigadores ahora muestran por primera vez que los defectos en las células del EPR por sí solos son suficientes para causar la enfermedad. "Puede tener una coriocapillaris completamente normal, pero si su RPE es disfuncional, causará la disfunción de la coriocapillaris", dice Singh.
De manera similar, al utilizar muestras de sangre de pacientes con DMAE húmeda en el modelo de retina humana, sus datos también muestran por primera vez que los factores derivados de la sangre de los pacientes pueden contribuir de forma independiente al desarrollo y progresión de la DMAE húmeda.