Trapianto sottoretinico di tessuto retinico derivato da cellule staminali embrionali umane in un modello animale felino di grandi dimensioni

Milioni di persone in tutto il mondo sono colpite dalla degenerazione retinica (RD) con conseguente compromissione visiva o cecità associata alla perdita dei fotorecettori sensibili alla luce (PR). La degenerazione maculare legata all’età (AMD) è una delle principali cause di cecità derivante da una combinazione di fattori di rischio genetici e fattori ambientali / stile di vita. Inoltre, oltre 200 geni e loci sono stati trovati per causare RD ereditaria (IRD)¹. La retinite pigmentosa (RP), l’IRD più comune, è geneticamente eterogenea con più di 3.000 mutazioni genetiche in circa 70 geni segnalati ^2,3,4. Anche l’amaurosi congenita di Leber (LCA), che causa cecità nell’infanzia, è geneticamente eterogenea ^5,6. La terapia di aumento genico è stata sviluppata ed è in studi clinici per il trattamento di un piccolo numero di IRD ^3,7. Tuttavia, deve essere sviluppata una terapia separata per il trattamento di ciascuna forma genetica distinta di IRD e quindi trattare solo un piccolo sottogruppo di pazienti. Inoltre, l’aumento genico si basa sulla presenza di una popolazione di fotorecettori salvabili e, pertanto, non è applicabile per la degenerazione avanzata.

Vi è, quindi, un bisogno clinico urgente e ancora insoddisfatto per lo sviluppo di terapie che affrontino e trattino le RD avanzate e la cecità da profonda a terminale. Negli ultimi 2 decenni gli impianti neuroprotesici sono stati sviluppati e testati in modelli animali di grandi dimensioni, come il gatto, prima dell’uso umano 8,9,10,11,12,13,14. Allo stesso modo, negli ultimi 20 anni sono state sviluppate terapie di sostituzione della retina retinica di mammiferi embrionali o addirittura mature innestate sottoretiniche 15,16,17,18,19,20,21,22 e persino testate con successo in pazienti con RD ^23,24,25. Entrambi gli approcci utilizzano l’idea di introdurre nuovi sensori (fotodiodi fotovoltaici al silicio nel caso di dispositivi neuroprotesici^26,27 e fotorecettori sani privi di mutazioni organizzati in fogli^, nel caso di impianto di fogli retinici) nella retina con PR degenerati. Studi recenti hanno studiato l’uso di approcci basati su cellule staminali come il trapianto di progenitori retinici derivati da cellule staminali pluripotenti umane (hPSC)^28,29, fotorecettori hPSC 30 e organoidi retinici hPSC^31,32,33. Gli organoidi retinici consentono la formazione di tessuto retinico in un piatto e la derivazione di fogli fotorecettori con migliaia di PR privi di mutazione, che assomigliano allo strato di fotorecettori nella retina fetale umana in via di sviluppo 34,35,36,37,38,39,40. Il trapianto di tessuto retinico derivato da hPSC (organoidi) nello spazio sottoretinico di pazienti con condizioni di RD è uno dei nuovi e promettenti approcci di terapia cellulare sperimentale, perseguito da un certo numero di team^31,32,41,42. Rispetto al trapianto della sospensione cellulare (di giovani fotorecettori o progenitori della retina), è stato dimostrato che fogli trapiantati di fotorecettori fetali determinano miglioramenti della vista negli studi clinici^23,24.

Il protocollo qui presentato descrive, in dettaglio, una procedura di trapianto per la consegna sottoretinica dell’intero organoide retinico (piuttosto che dei bordi organoidi^33,41) come un modo potenzialmente migliore per introdurre fogli retinici intatti con PR, per aumentare la sopravvivenza dell’innesto e migliorare la conservazione del foglio. Sebbene le procedure per l’introduzione di un pezzo piatto di retina umana e anche di cerotti RPE siano stati sviluppati^43,44,45, il trapianto di innesti 3D più grandi non è stato studiato. Gli organoidi retinici derivati dalle cellule staminali forniscono una fonte inesauribile di fogli fotorecettori per lo sviluppo di tecnologie di ripristino della vista, sono privi di restrizioni etiche e sono considerati un’eccellente fonte di tessuto retinico umano per terapie incentrate sul trattamento della RD avanzata e della cecità terminale⁴⁶. Lo sviluppo di metodi chirurgici per l’impianto sottoretinico preciso di organoidi retinici con lesioni minime alla nicchia retinica dell’ospite (retina neurale, epitelio pigmentato retinico e vascolarizzazione retinica e coroideale) è uno dei passi critici per far avanzare tale terapia verso applicazioni cliniche^31,32. Grandi modelli animali come gatti, cani, maiali e scimmie hanno dimostrato di essere buoni modelli per studiare i metodi di consegna chirurgica e per dimostrare la sicurezza di fogli di tessuto impiantati (cellule dell’epitelio pigmentato retinico (RPE)) e studiare l’uso di organoidi 41,44,45,47,48,49,50 . Il grande occhio animale ha dimensioni del globo simili a quelle umane e un’anatomia simile, compresa la presenza di una regione ad alta densità di fotorecettori, compresi i coni (l’area centrale), simile alla macula umana 6,51,52.

In questo manoscritto viene descritta una tecnica per l’impianto di tessuto retinico derivato da hPSC (organoidi) nello spazio sottoretinico di modelli animali felini di grandi dimensioni (sia gatti wild-type che Crx^{Rdy / +}), che, insieme a risultati di efficacia promettenti^32,53, costruisce una base per l’ulteriore sviluppo di tale terapia sperimentale verso applicazioni cliniche per il trattamento di condizioni RD.