Entrevista a Amanda Carr, miembro del equipo científico pionero “The London Project to Cure Blindness” (www.thelondonproject.org) , proyecto que esta a punto de conseguir curar la ceguera en los pacientes con denegeracion macular asociada a la edad.
Gracias a los avances científicos disfrutamos de una vida más longeva, sin embargo, este progreso también ha traído un nuevo problema: nuestros cuerpos no están diseñados para vivir tanto tiempo, y en este caso más no significa mejor. La calidad de vida en la tercera edad suele ser mediocre, sufriendo una progresiva degeneración física del cuerpo ¿Es posible detener el deterioro de nuestros cuerpos?
En el caso de los pacientes con degeneración macular asociada a la edad (DMAE), el deterioro de las células de la retina deriva en ceguera. La DMAE, una enfermedad crónica y la causa principal de ceguera a nivel mundial, afecta entorno al 10% de las personas mayores de 60 años y al 20% de las de 90 años. Con una población cada vez más envejecida, se estima que en las próximas décadas el número de afectados por esta enfermedad se duplique.
Una de las principales causas de la DMAE es la degeneración de las células que componen el epitelio pigmentario retinal (siglas en inglés RPE) ¿Qué pasaría si se pudieran sustituir las células RPE degeneradas por otras nuevas? Esta ha sido la pregunta que se han planteado los investigadores de “The London Project to Cure Blindness” (proyecto de Londres para curar la ceguera), su objetivo es sustituir las células RPE que están degenerando en los pacientes de DMAE y asi detener el proceso que eventualmente les producirá ceguera.
Un proyecto tan ambicioso ha requerido la coordinación de tres equipos, poniendo en contacto la investigación básica mas puntera con la investigación clínica de vanguardia:
-El equipo de la Universidad de Sheffield ha creado la línea de células madre de origen embrionario.
-El equipo de The Institute of Ophthalmology en el University College of London ha desarrollado la investigación en la diferenciación de las células RPE aptas para el implante.
-El equipo de cirujanos y especialistas oculares del Moorfield Eye Hospital en Londres están realizando la investigación en las técnicas de implante en pacientes de DMAE.
La Dr Amanda Carr, una de las investigadoras de “The London Project” que trabaja en el Institute of Ophthalmology en el University College of London, explica “Generamos células RPE nuevas usando o bien células madre de origen embrionario o bien células madre provenientes del epitelio del propio paciente“.
Las células madre de origen embrionario pueden diferenciarse en cualquier tipo de célula y regenerarse ilimitadamente
Las células madre de origen embrionario provienen de un óvulo humano fecundado que no ha sido implantado en el útero de la madre. Son células básicas con la capacidad de diferenciarse en cualquier tipo de célula, como por ejemplo en una célula de la piel, en una célula del páncreas o en este caso en células RPE. Entender cómo funcionan estas células básicas es la clave para poder reconstruir cualquier tejido, cualquier órgano y así sustituir aquello que ha degenerado en el cuerpo.
Las células madre de origen embrionario además son pluripotentes, es decir, que son capaces de regenerarse ilimitadamente, una característica que las hace cancerígenas. Para perder el rasgo cancerígeno necesitan alcanzar un estado estable, diferenciarse en un tipo de célula y así poder ser aptas para el trasplante. Es decir, que los investigadores han de someter a las células madre al entorno bioquímico adecuado para permitir su diferenciación en un medio “in vitro” en el laboratorio, hasta generar el tipo y la cantidad de células que necesita el paciente.
“Trabajamos con un grupo de la Universidad de Sheffield que nos provee de la línea de células madre. Como estas células tienen la capacidad de regenerarse ilimitadamente, hemos necesitado una muestra de células muy pequeña para desarrollar todo el proyecto“.
Un solo óvulo fecundado ha sido capaz de generar la línea celular Shef1 que se ha utilizado para desarrollar dos investigaciones pioneras: the London Project para la degeneración macular y también otro proyecto realizado por Chen y colaboradores de regeneración auditiva en animales que ha sido publicada recientemente en la revista Nature.
En el futuro será posible generar células RPE a partir de células multipotentes epiteliales originarias de tejido humano adulto
Las células multipotentes epiteliales inducidas (iPS) son células originarias de tejido humano adulto, al contrario que las células madre de origen embrionario, estas no son capaces de diferenciarse en cualquier tipo de célula, solo en células especificas, por eso se las llama multipotentes. Como las células RPE son de origen epitelial, se pueden generar a partir de las células iPS.
Amanda cuenta que generar células diferenciadas a partir de células iPS es un proceso largo, se tarda unos 6 meses entre la extracción de la muestra de la piel del paciente hasta que las células están diferenciadas y listas para la implantación. Como estas células se han generado a partir del cuerpo del propio paciente no hay riesgo de que el implante genere una respuesta inmune del cuerpo.
“La tecnología que subyace a la diferenciación de las células iPS aun esta en desarrollo, es posible que en el futuro este tipo de tratamiento sea viable, pero en este momento solo estamos en etapas tempranas de su desarrollo. De momento en los implantes que estamos monitorizando estamos usando las células RPE originarias de las células madre embrionarias” argumenta Amanda.
LA MUESTRA DE CELULAS SE VE COMO PUNTOS BAJO LA LENTE DE UN MICROSCOPIO. EN LA IMAGEN DE ARRIBA A LA IZQUIERDA SE APRECIA CóMO ES LA MUESTRA EN UN PRINCIPIO, LAS CéLULAS SON FIBROBLASTOS ELONGADOS. LA IMAGEN DE ARRIBA A LA DERECHA MUESTRA LAS CéLULAS IPS DIFERENCIADAS QUE ESTáN ORGANIZADAS EN COLONIAS DEFINIDAS Y AGRUPADAS. LA IMAGEN DE ABAJO MUESTRA CóMO SE ORGANIZAN LAS CéLULAS RPE EN UNA MONOCAPA.
El diseño de un soporte adecuado para implantar las células RPE
Si haber generado células RPE que funcionen correctamente no fuera suficiente, a la hora de implantar las células los investigadores encontraron un nuevo obstáculo que sortear: las RPE no se adherían a la membrana que les proporciona soporte en la retina (la membrana de Bruch). El equipo de investigadores tuvo que generar una membrana artificial que proporcionara un sustrato físico para las células RPE que además evitara que degenerasen una vez implantadas en el ojo. Dicha membrana debía ser lo suficientemente porosa para que traspasara el agua pero suficientemente densa para que actuara de barrera e impedir que traspasara el torrente sanguíneo. Amanda describe que la membrana tiene una consistencia parecida al papel transparente que se usa cotidianamente en la cocina para conservar alimentos.
ESQUEMA DE LA ORGANIZACIóN CELULAR DE LA RETINA MOSTRANDO EL áREA DONDE LAS CéLULAS RPE SERíAN REEMPLAZADAS. IMAGEN TOMADA DE CARR ET AL. PLOS ONE 2009.
Desarrollando una intervención quirúrgica de vanguardia
Teniendo en cuenta que el ojo es la única región del sistema nervioso central observable desde el exterior, la retina tiene la ventaja de poder ser examinada externamente sin necesidad de usar métodos invasivos.
Amanda explica “Una vez que el implante está hecho, es fácil observar la evolución de las células implantadas en la retina. Esto no se da en el resto del sistema nervioso“.
El grupo de cirujanos y especialistas que trabaja en Moorfields Eye Hospital tiene como reto que la cirugía para implantar las células RPE en los pacientes con degeneración macular sea un procedimiento rápido similar al que se realiza en la operación de cataratas. Es decir, una cirugía que no necesite hospitalización. Actualmente este procedimiento está en fase de desarrollo pero los investigadores estiman que podría estar listo en los próximos años.
La investigación en células madre está revolucionando la medicina regenerativa, aportando soluciones que parecen sacadas de una novela de ciencia ficción: se están desarrollando órganos, tejidos y células diseňadas a la medida del paciente. Los avances de la medicina regenerativa no nos harán inmortales, sin embargo contribuirán no solo a tener una vida más longeva sino a disfrutarla con una mayor calidad de vida.
Me gustaría agradecer a la Dr Amanda Carr la generosidad con la que ha compartido su trabajo, el acceso a su laboratorio y muestras de trabajo y la amabilidad con la que ha contestado a todas mis preguntas. También me gustaría agradecer a la Dra. Laura González López-Briones por poder utilizar su acuarela de células de la retina. Sin la colaboración de ambas doctoras este post no hubiera sido posible.
Para una versión ampliada de la entrevista a la Dr. Amanda Carr seguid el enlace al blog de divulgación científica www.thecuriousneuron.com/2012/09/on-pursuit-of-curing-blindness.html
Para más información acerca de los síntomas y las causas de la degeneración macular asociada a la edad, seguid el enlace al blog de divulgación cientifica www.thecuriousneuron.com/2012/09/visual-hallucinationsof-blind.html
Referencias
Bull ND, Martin KR (2011) Concise Review: Stem Cell-Based Therapies for Retinal Neurodegenerative Diseases. Stem Cells Aug;29(8):1170-5.
Carr AJ, Vugler AA, Hikita ST, Lawrence JM, Gias C, Chen LL, Buchholz DE, Ahmado A, Semo M, Smart MJK, Hasan S, da Cruz L, Johnson LV, Clegg DO, Coffey P (2009) Protective Effects of Human iPS-Derived Retinal Pigment Epithelium Cell Transplantation in the Retinal Dystrophic Rat. PLoS One, Dec 3; 4(12):e8152
Chen W, Jongkamonwiwat N, Abbas L, Eshtan SJ, Johnson SL, Kuhn S, Milo M, Thurlow JK, Andrews PW, Marcotti W, Moore HD, Rivolta MN(2012) Restoration of auditory evoked responses by human ES-cell-derived otic progenitors. Nature Sep 12 doi:10.1038/nature 11415
Strauss O (2005) The Retinal Pigment Epithelium in Visual Function Physiol Rev Jul; 85(3): 845-881
Vugler A, Lawrence J, Walsh J, Carr A, Gias C, Semo M, Ahmado A, Da Cruz L, Andrews P, Coffey P (2007) Embrionic Stem Cells and Retinal Repair Mech Dev Nov-Dec;124(11-12).
Dr. Andrea Alenda,
Institute of Behavioural Neuroscience
University College of London
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