Generación de retina neural a partir de células madre pluripotentes humanas

El ojo sirve como la principal fuente de información entre los órganos sensoriales humanos, siendo la retina el principal tejido sensorial visual^{en los ojos} de los mamíferos. La retinopatía se erige como una de las principales causas mundiales de enfermedades oculares, lo que conduce a la ceguera². Aproximadamente 2,85 millones de personas en todo el mundo sufren diversos grados de discapacidad visual debido a la retinopatía³. En consecuencia, la investigación de su patogenia es crucial para el diagnóstico precoz y el tratamiento oportuno. La mayoría de los estudios sobre retinopatía humana se han centrado principalmente en modelos animales ^4,5,6. Sin embargo, la retina humana es un tejido complejo y de múltiples capas que comprende varios tipos de células. Los sistemas tradicionales de cultivo celular bidimensional (2D) y los sistemas de modelos animales generalmente no logran recapitular fielmente el desarrollo espacio-temporal normal y el metabolismo de los fármacos de la retina humana nativa ^7,8.

Recientemente, las técnicas de cultivo 3D han evolucionado para generar órganos similares a tejidos a partir de células madre pluripotentes (PSCs)^9,10. Los organoides retinianos (RO) generados a partir de PSC humanas en un sistema de cultivo en suspensión 3D no solo contienen siete tipos de células retinianas, sino que también exhiben una estructura estratificada distinta similar a la retina humana in vivo 11,12,13. Las RO derivadas de PSC humanas han ganado popularidad y amplia disponibilidad y actualmente son los mejores modelos in vitro para estudiar el desarrollo y la enfermedad de la retina humana^14,15. En las últimas décadas, numerosos investigadores han demostrado que las PSC humanas, incluidas las células madre embrionarias (ESC) y las células madre pluripotentes inducidas (iPSC), pueden diferenciarse en RO utilizando varios protocolos de inducción. Estos avances tienen un enorme potencial en la retinopatía para el modelado de enfermedades, la detección de fármacos y las terapias basadas en células madre 16,17,18.

Sin embargo, la generación de retina neural (NR) a partir de células madre pluripotentes humanas (PSC) es un proceso complejo, engorroso y que requiere mucho tiempo. Además, las variaciones de un lote a otro en los organoides tisulares pueden conducir a una menor reproducibilidad de los resultados^19,20. Numerosos factores intrínsecos y extrínsecos pueden influir en el rendimiento de los organoides de la retina (RO), como el número o la especie de células de partida y el uso de factores de transcripción y compuestos de moléculas pequeñas 21,22,23. Desde que el laboratorio Sasai^generó la primera ósmosis inversa humana 11, se han propuesto múltiples modificaciones a lo largo de los años para mejorar la facilidad y eficacia del proceso de inducción 13,21,24,25. Desafortunadamente, hasta la fecha, no se ha establecido un protocolo estándar de oro para la generación de ósmosis inversa en todos los laboratorios. De hecho, existe un cierto grado de discrepancia en las OR resultantes de los diferentes métodos de inducción, así como una amplia variación en la expresión de los marcadores retinianos y en la robustez de su estructura^22,26. Estos problemas pueden complicar gravemente la recolección de muestras y la interpretación de los hallazgos del estudio. Por lo tanto, se necesita un protocolo de diferenciación más consolidado y robusto para maximizar la eficiencia con una heterogeneidad mínima de la generación de ósmosis inversa.

En este estudio se describe un protocolo de inducción optimizado basado en una combinación de Kuwahara et ^al.12 y Döpper et ^al.27 con instrucciones detalladas. El nuevo método reduce significativamente la probabilidad de vesiculación y fusión de organoides, lo que aumenta la tasa de éxito en la generación de NR. Este desarrollo es muy prometedor para el modelado de enfermedades, la detección de fármacos y las aplicaciones de terapia celular para trastornos de la retina.