Corte transversal de una retina tratada con factores de regeneración. La capa azul del medio contiene células interneuronales y la capa inferior, células ganglionares. Todas las células verdes dentro de estas capas se derivan de células gliales tratadas. Crédito: Todd Levi/Reh Lab
En un enfoque que algún día podría usarse para ayudar a reparar las retinas en pacientes que han perdido la visión debido a enfermedades como la degeneración macular, el glaucoma y la diabetes, científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en Seattle ha inducido a células no neuronales a convertirse en neuronas retinianas.
«Consideramos que esta investigación abre la posibilidad de terapias génicas para enfermedades en las que se pierden las neuronas de la retina», dijo Tom Reh, profesor de estructura biológica en la Facultad de Medicina de la UW, quien dirigió el equipo de investigación.
El documento que describe los métodos y los hallazgos aparece en la edición de hoy de Cell Reports. Levi Todd, investigador postdoctoral en Reh Lab, es el autor principal del artículo.
En el estudio, los investigadores buscaron inducir células en la retina, llamadas células gliales, para producir neuronas. Durante muchos años, se pensó que el trabajo principal de las células gliales en la retina y el cerebro era simplemente mantener las neuronas en su lugar. El nombre, glia, significa «pegamento» en griego. Ahora se sabe que las células gliales son células muy activas que desempeñan un papel crucial en la nutrición y el apoyo de las neuronas.
En algunas especies, como los peces y los tritones, las células gliales pueden reparar la retina y el tejido cerebral dañados al diferenciarse en una amplia variedad de neuronas. Las células gliales de las aves también tienen una capacidad limitada para reparar el tejido neural. Sin embargo, en mamíferos, como ratas, ratones y humanos, las células gliales ya no pueden diferenciarse en otros tipos de células una vez que han madurado. Por esa razón, el cerebro humano y la retina, que es una extensión del cerebro, no pueden repararse a sí mismos.
En investigaciones anteriores, Reh y sus colegas descubrieron que era posible inducir a las células gliales de mamíferos a dar un paso atrás en el desarrollo y convertirse en un tipo de célula primitiva más inmadura llamada célula progenitora. Las células en ese estado tienen la flexibilidad de avanzar a lo largo de una serie de vías de desarrollo y diferenciarse en una variedad de tipos de células.
Para inducir este cambio en las células gliales de los mamíferos, Reh y sus colegas utilizaron proteínas denominadas factores de transcripción. Los factores de transcripción son proteínas que se unen al ADN y regulan la actividad de los genes. Esto, a su vez, controla la producción de proteínas que determinan la estructura y función de una célula.
Los científicos primero identificaron los factores de transcripción que parecían ser importantes en la actividad de reparación de las células gliales en la retina de las aves. Luego identificaron los factores de transcripción correspondientes en ratones.
En un estudio publicado en 2017, Reh y sus colaboradores demostraron que un factor de transcripción llamado Achaete-Scute Family BHLH Transcription Factor 1, o Ascl1 para abreviar, podría inducir a las células gliales de la retina de ratón a convertirse en células progenitoras. Estas células, a su vez, podrían diferenciarse en neuronas retinianas.
Aunque demostrar que era posible inducir a las células gliales a generar células neuronales fue un gran avance, el método fue ineficiente. El enfoque indujo solo alrededor del 30% de las células gliales a convertirse en neuronas y generó solo un número limitado de los diferentes tipos de neuronas retinianas. estos eran principalmente un tipo de interneurona llamada célula bipolar a través de la cual las células de la retina se comunican entre sí.
Sin embargo, en el nuevo estudio, el equipo descubrió que al agregar solo otro factor de transcripción, llamado Factor de transcripción Atonal BHLH , o Atoh, fue posible impulsar a las células progenitoras a iniciar la vía de desarrollo que conduce a las células neuronales.
Como informan en su nuevo artículo, al usar Ascl1 en combinación con versiones de Atoh llamadas Atoh1 o Atoh7, los científicos descubrieron que era posible no solo convertir más células gliales en células neuronales, sino también generar una variedad más amplia de tipos de células retinales. Además de las interneuronas generadas con Ascl1, la adición de Atoh1/7 ahora permitió que la glía regenerara las células ganglionares, que se pierden en una enfermedad ocular llamada glaucoma. Los científicos también pudieron regenerar una pequeña cantidad de células cónicas sensibles a la luz que son responsables de la visión del color y son necesarias para ver detalles finos.
«Básicamente, le damos dos empujones a las células», dijo Reh. . «Con el primer empujón, las células gliales retroceden un paso para convertirse en células progenitoras. Con el siguiente empujón, estas células progenitoras avanzan por el camino de las células neuronales».
Añadió: » Sorprendentemente, las nuevas células se organizan y se conectan entre sí como se supone que no deben hacerlo tan bien como las células originales, pero parecen estar haciendo lo correcto. Tampoco maduran por completo hasta convertirse en células adultas. que al exponerlos a otras señales químicas madurarán aún más».
Los hallazgos sugieren que podría ser posible usar técnicas de terapia génica para insertar las instrucciones genéticas para estos y quizás otros factores de transcripción en un retina dañada e inducir a la retina a repararse a sí misma. La terapia génica ya ha sido aprobada para el tratamiento de una causa hereditaria de pérdida de la visión llamada distrofia retiniana asociada a la mutación RPE65.
«El desarrollo de terapias genéticas para enfermedades retinianas más comunes aún está lejos, pero estos resultados muestran un camino a seguir para este enfoque para restaurar la visión», dijo Reh
Los becarios postdoctorales Nik Jorstad y Marcus Hooper, Wes Jenkins, estudiante graduado en el programa de Biología Molecular y Celular de la UW, Connor Finkbeiner, biólogo computacional, y los investigadores universitarios Alex Haugan, Nick Radulovich, Claire Wong y Phoebe Donaldson también participaron en la investigación, como Fred Rieke, profesor de fisiología y biofísica en la Facultad de Medicina de la UW, y su becario postdoctoral, Qing Chen.
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Nuevas células gliales descubiertas en el cerebro: Implicaciones para la reparación del cerebro Más información: Thomas A. Reh, Estimulación eficiente de la regeneración retinal de Mller glia en ratones adultos usando combinaciones de factores de transcripción proneurales bHLH., Cell Reports (2021). DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109857. www.cell.com/cell-reports/full … 2211-1247(21)01324-3 Información de la revista: Cell Reports
Proporcionado por la Universidad de Washington Cita: Empujando células para reparar retinas dañadas (2021, 19 de octubre ) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-10-nudging-cells-retinas.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.