O modelo de olho pode resolver o mistério da causa da degeneração macular

Um novo modelo de laboratório tridimensional imita a parte da retina humana afetada pela degeneração macular.

A pesquisa pode ser um avanço importante na busca pela cura da degeneração macular relacionada à idade (DMRI).

A DMRI , que leva à perda da visão central, é a causa mais comum de cegueira em adultos com 50 anos de idade ou mais, afetando cerca de 196 milhões de pessoas em todo o mundo. Não há cura, embora o tratamento possa atrasar o início e preservar um pouco da visão.

O novo modelo combina tecido retinal derivado de células-tronco e redes vasculares de pacientes humanos com materiais sintéticos produzidos por bioengenharia em uma “matriz” tridimensional. Em particular, o uso de tecido retinal 3D derivado de pacientes permitiu aos pesquisadores investigar os mecanismos subjacentes envolvidos na degeneração macular neovascular avançada, a forma úmida da degeneração macular, que é a forma mais debilitante e cegante da doença.

Os pesquisadores também mostraram que as alterações relacionadas à DMRI úmida em seu modelo da retina humana podem ser direcionadas com drogas.

“Depois de validarmos isso em uma grande amostra, a próxima esperança seria desenvolver terapias medicamentosas racionais e, potencialmente, até mesmo testar a eficácia de um medicamento específico para funcionar em pacientes individuais”, diz Ruchira Singh, professora associada de oftalmologia da Faculdade . do Flaum Eye Institute em Rochester.

O laboratório de Danielle Benoit, professora de engenharia biomédica e diretora do programa de ciência dos materiais, projetou os materiais sintéticos para a matriz e ajudou a configurá-la, conforme descrito em artigo da Cell Stem Cell.

Singh diz que as descobertas devem ajudar a resolver um “enorme” debate entre os pesquisadores da área que tentam determinar se os defeitos na retina são responsáveis pela doença (e, em caso afirmativo, quais partes da retina são responsáveis); ou outros “problemas sistêmicos”, por exemplo, no suprimento de sangue, causam a doença.

Sua pesquisa aponta fortemente para os defeitos da retina como responsáveis e, em particular, para os defeitos em uma área chamada epitélio pigmentar da retina (EPR), uma camada de células pigmentadas que nutre as células fotorreceptoras da retina.

A DMRI afeta duas áreas do olho humano. Eles incluem o EPR e, abaixo dele, um sistema de suporte subjacente denominado coriocapilar, composto em grande parte por capilares que alimentam a retina externa.

Até agora, os pesquisadores confiaram muito em modelos de roedores. Mas a anatomia e a fisiologia da retina humana e de roedores são muito diferentes. Segundo Singh, era fundamental criar “um modelo humano in vitro da camada coriocapilar integrado ao EPR para obter todo o complexo afetado por essa doença”.

Por exemplo, em um estudo anterior, o laboratório de Singh usou apenas um tipo de célula retinal, o epitélio pigmentar da retina derivado do paciente (RPE), para mostrar que os sintomas das formas precoces e secas de DMRI podem ser simulados em cultivo e que só podem ser causado. por disfunção nas células RPE. No entanto, o papel da camada coreocapilar permaneceu “um mistério que ninguém foi capaz de modelar na cultura”, diz ele.

Por isso, foi tão importante desenvolver um modelo humano modular e in vitro que pudesse integrar uma camada coriocapilar com o EPR “para obter todo o complexo que é afetado por esta doença, de forma que as propriedades de cada tipo de célula individual possam ser controladas .de forma independente ”, diz Singh.

E é por isso que o laboratório de Benoit, que se especializou na criação de hidrogéis sintéticos para cultura de células, engenharia de tecidos e entrega de drogas alvo, era importante.

O laboratório de Benoit projetou a matriz 3D em que os coriocapilares poderiam ser posicionados com segurança e também “orientar-se corretamente na vasculatura geral”, diz Benoit. “Também facilitamos a adesão das células RPE dentro do modelo. Foi uma contribuição pequena, mas importante. Um modelo tridimensional foi essencial para descrever as coisas realmente incríveis que foram identificadas e descobertas com este modelo. ”

As descobertas oferecem uma possível solução para o debate sobre as causas da degeneração macular. Os pesquisadores agora estão mostrando pela primeira vez que os defeitos nas células RPE por si só são suficientes para causar a doença. “Você pode ter um coriocapilar completamente normal, mas se o seu EPR for disfuncional, ele causará disfunção coriocapilar”, diz Singh.

Da mesma forma, ao usar amostras de sangue de pacientes com DMRI úmida no modelo retinal humano, seus dados também mostram pela primeira vez que fatores derivados do sangue dos pacientes podem contribuir de forma independente para o desenvolvimento e progressão da DMRI.

As colaborações, diz Singh, foram bem-sucedidas em:

  • Criação de um modelo humano preciso do complexo RPE / coriocapilar
  • Confirmando que RPE e células-tronco mesenquimais desempenham um papel no desenvolvimento da camada coriocapilar
  • Imitando aspectos da degeneração macular no modelo humano
  • Compreenda o papel de tipos específicos de células e fatores derivados do sangue no desenvolvimento da degeneração macular.
  • Alvejar a doença usando um medicamento em um modelo de célula derivado de paciente

Outros pesquisadores da University of Rochester, da University of Wisconsin e do Cole Eye Institute da Cleveland Clinic contribuíram para o trabalho.

O apoio financeiro veio do National Institutes of Health, BrightFocus Foundation, Foundation of Fighting Blindness, Knights Templar Eye Foundation e Retina Research Foundation e Research to Prevent Blindness.

Fonte: University of Rochester

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