Se ha cultivado una retina a partir de células madre embrionarias humanas

Las células madre humanas forman espontáneamente tejido que se desarrolla en la retina, el tejido del ojo que nos permite ver, según un artículo publicado en la revista Cell Stem Cell. En el futuro, el trasplante de este tejido tridimensional podría ayudar a pacientes con problemas de visión.

“Este es un hito importante en la siguiente etapa de la medicina regenerativa”, afirmó el líder del estudio, el profesor Yoshiki Sasai, MD, PhD, director del Grupo de Organogénesis y Neurogénesis del Centro RIKEN de Biología del Desarrollo (Japón). “Nuestro enfoque abre nuevas perspectivas en el uso de tejidos complejos derivados de células madre humanas para tratamientos, así como para la investigación médica relacionada con la patogénesis y el desarrollo de fármacos”.

Durante el desarrollo, la retina (el tejido fotosensible que recubre el interior del ojo) se forma a partir de una estructura conocida como copa óptica. En el nuevo trabajo de investigadores japoneses, esta estructura se formó espontáneamente a partir de células madre embrionarias humanas (hESC), células derivadas de embriones humanos con el potencial de diferenciarse en diversos tejidos. Esto fue posible gracias a técnicas de cultivo celular optimizadas por el profesor Sasai y su equipo.

Las células derivadas de células madre embrionarias humanas (HESC) se organizan en una estructura tridimensional regular con dos capas de la cúpula óptica, una de las cuales contiene una gran cantidad de células fotosensibles llamadas fotorreceptores. Dado que la degeneración retiniana se debe principalmente al daño a los fotorreceptores, el tejido derivado de células madre embrionarias humanas (hESC) podría ser un material ideal para trasplantes.

La investigación de científicos japoneses no solo abre nuevas perspectivas para el uso de células madre en la medicina regenerativa, sino que sin duda acelerará el desarrollo de un campo de las ciencias naturales como la biología del desarrollo. Durante los experimentos, los investigadores se convencieron de que la cúpula óptica formada a partir de células madre embrionarias humanas es mucho más gruesa que la obtenida a partir de células madre embrionarias de ratón. Además, contiene bastones y conos, mientras que la diferenciación a conos rara vez se observa en el cultivo de células madre embrionarias de ratón. Esto significa que las células embrionarias contienen instrucciones específicas de cada especie para crear esta estructura ocular.

"Nuestro estudio abre la puerta a la comprensión de las características del desarrollo del ojo que son específicas de los humanos y que hasta ahora habían sido imposibles de estudiar", afirma el profesor Sasai.

Este no es el primer gran éxito del grupo del profesor Sasai. A finales del año pasado, los científicos desarrollaron una glándula pituitaria anterior funcional (adenohipófisis) a partir de células madre embrionarias de ratón, compuesta por varios tipos diferentes de células productoras de hormonas. Un artículo sobre los resultados de este trabajo, "Autoformación de adenohipófisis funcional en cultivo tridimensional", se publicó en la revista Nature.

La hipófisis es una pequeña glándula endocrina ubicada en la base del cerebro que produce varias hormonas importantes. Es particularmente importante durante el desarrollo temprano, y poder imitar su formación en el laboratorio ayudará a los científicos a comprender mejor la embriogénesis. Las anomalías en la hipófisis se han asociado con trastornos del crecimiento como el gigantismo y problemas de visión, incluida la ceguera.

Este experimento no habría sido posible sin el cultivo celular en 3D. La glándula pituitaria es un órgano independiente, pero su desarrollo requiere señales químicas del hipotálamo, la zona del cerebro situada justo encima. En el cultivo en 3D, los científicos lograron cultivar dos tipos de tejido simultáneamente, lo que resultó en células madre que se autoorganizaron en la glándula pituitaria después de dos semanas.

La tinción fluorescente mostró que el tejido hipofisario cultivado expresaba los biomarcadores adecuados y secretaba hormonas típicas de la hipófisis anterior. Los investigadores fueron un paso más allá y comprobaron la funcionalidad de los órganos sintetizados trasplantándolos a ratones sin hipófisis. Los experimentos tuvieron éxito: las hipófisis bioingenierizadas restauraron los niveles de hormonas glucocorticoides en la sangre de los animales y eliminaron síntomas conductuales como el letargo. La condición de los ratones con estructuras implantadas de células madre, que no estuvieron expuestas a los factores de señalización necesarios y, por lo tanto, no desarrollaron una hipófisis funcional, no mejoró.

El profesor Sasai y sus colegas planean repetir el experimento con células madre humanas y creen que este trabajo llevará al menos tres años.

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