La retina es un tejido sensible a la luz presente en la parte posterior del ojo de los vertebrados que convierte las señales de luz en impulsos nerviosos por un fenómeno bioquímico conocido como la vía de fototransducción. Los impulsos nerviosos iniciales generados en las células fotorreceptoras de la retina se transducen a otras interneuronas retinianas y células ganglionares de la retina (CGR) y llegan a la corteza visual del cerebro, lo que ayuda en la percepción de la imagen y la respuesta visual.

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), se estima que 1,5 millones de niños son ciegos, de los cuales 1 millón están en Asia. La distrofia retiniana hereditaria (IRD) es una enfermedad cegadora importante que afecta a 1 de cada 4.000 individuos en todo el mundo ^1,2,3, mientras que la prevalencia de ceguera asociada con la degeneración macular relacionada con la edad (DMAE) oscila entre el 0,6% y el ^1,1% en los países en desarrollo ⁴. Los IRD son causados por defectos genéticos heredados en más de 300 genes diferentes involucrados en el desarrollo y la función de la retina⁵. Tales cambios genéticos resultan en la interrupción de las funciones normales de la retina y la degeneración gradual de las células de la retina, a saber, las células fotorreceptoras y el epitelio pigmentado de la retina (EPR), lo que conduce a una pérdida severa de la visión y ceguera. Se ha logrado un enorme progreso en otras condiciones de cegamiento que involucran la córnea, el cristalino, etc. Sin embargo, las distrofias de retina y las atrofias del nervio óptico no tienen ninguna terapia probada hasta la fecha. Dado que una retina humana adulta no tiene células madre⁶, fuentes alternativas como las células madre embrionarias (CES) y las células madre pluripotentes inducidas derivadas del paciente (iPSC) pueden proporcionar un suministro ilimitado de los tipos de células deseados y son muy prometedoras para el desarrollo de organoides tisulares complejos necesarios para estudios de modelado de enfermedades in vitro y para el desarrollo de terapias regenerativas^{7, 8,9,10}.

Varios años de investigación en retina han llevado a una mejor comprensión de los eventos moleculares que orquestan el desarrollo temprano de la retina. La mayoría de los protocolos para generar células retinianas y organoides 3D a partir de PSC tienen como objetivo recapitular estos eventos de desarrollo in vitro, cultivando las células en un complejo cóctel de factores de crecimiento y moléculas pequeñas para modular los procesos biológicos conocidos de manera gradual. Los organoides retinianos así generados están compuestos por las principales células de la retina: células ganglionares de la retina (CGR), interneuronas, fotorreceptores y epitelio pigmentado de la retina (EPR)11,12,13,14,15,16,17,18,19 . A pesar de los intentos exitosos de modelar IRD utilizando organoides retinianos, el requisito del complejo cóctel de factores de crecimiento y moléculas pequeñas durante la diferenciación y la eficiencia relativamente baja de la generación de organoides retinianos plantea un gran desafío con la mayoría de los protocolos. Incluyen principalmente la formación de cuerpos embrioides, seguida de su diferenciación gradual en linajes retinianos utilizando condiciones de cultivo complejas en diferentes etapas de desarrollo in vitro ^20,21,22.

Aquí, se informa un método simplificado y robusto para desarrollar organoides neurorretinianos 3D complejos a partir de control sano y hiPSC específicas de la enfermedad retiniana. El protocolo descrito aquí utiliza la diferenciación directa de cultivos hiPSC casi confluentes sin necesidad de formación de cuerpo embrioide. Además, la complejidad del medio de cultivo se simplifica, lo que lo convierte en una técnica rentable y reproducible que puede ser fácilmente adoptada por los nuevos investigadores. Implica un sistema de cultivo híbrido que consiste en cultivos monocapa adherentes durante las primeras 4 semanas de diferenciación retiniana hasta la aparición de grupos primordiales de campo ocular (EFP) distintos y autoorganizados. Además, las islas neurorretinianas circulares dentro de cada EFP se recogen manualmente y se cultivan en cultivos en suspensión durante 1-2 semanas para preparar copas retinianas 3D de múltiples capas u organoides que consisten en precursores neurorretinianos proliferantes PAX6 ⁺ y CHX10 ⁺. El cultivo prolongado de organoides retinianos en medio que contiene taurina de 100 μM durante otras 4 semanas dio lugar a la aparición de precursores fotorreceptores RCVRN+ y CRX⁺ y células maduras con extensiones rudimentarias similares a segmentos internos.