Células epiteliales pigmentadas de la retina autólogas derivadas de células madre pluripotentes inducidas para el tratamiento de la degeneración macular atrófica relacionada con la edad
El reciente desarrollo de tecnologías capaces de producir células madre pluripotentes inducidas (iPS) a partir de tejidos somáticos adultos puede permitir su uso para generar injertos autólogos de epitelio pigmentario de la retina (EPR) para el tratamiento de enfermedades como la degeneración macular relacionada con la edad. Sin embargo, las técnicas de reprogramación convencionales se basan en la integración genómica aleatoria de cuatro factores de transcripción con potencial oncogénico. Para minimizar el riesgo de formación de tumores, sería ventajoso el uso de células iPS reprogramadas con un número reducido de estos factores. Por lo tanto, evaluamos la capacidad de diferenciación de las células iPS generadas a partir de queratinocitos epidérmicos humanos primarios mediante transducción lentiviral con solo dos o un factor (Oct4 y Klf4 u Oct4 solamente, respectivamente) y tratamiento adicional con moléculas pequeñas. Para comparación se utilizaron células iPS humanas reprogramadas mediante métodos convencionales. Las células iPS derivadas de cuatro factores, dos factores y un factor se pudieron diferenciar en células que expresaban marcadores específicos del RPE (p. ej., bestrofina, CRALBP, RPE65, tirosinasa). Además, estas células exhibieron características morfológicas y funcionales características de las células del EPR, como la formación de monocapas epiteliales con uniones estrechas intercelulares, morfología poligonal homogénea, pigmentación pronunciada, fagocitosis de los segmentos externos de los fotorreceptores y transporte vectorial de líquido de apical a basolateral. Además, hemos demostrado que las células del EPR derivadas de iPSC de 1 factor, cuando se inyectan en un modelo de roedor de degeneración macular atrófica, podrían establecer injertos de EPR y prevenir la degeneración de fotorreceptores (neuronas) en este modelo. Por lo tanto, demostramos que las células iPS humanas generadas mediante nuevas técnicas de reprogramación pueden diferenciarse en células con morfología, expresión de genes/proteínas específicas del EPR y función. En comparación con las células iPS convencionales, estas células pueden ser superiores para aplicaciones clínicas debido a la eliminación de factores de reprogramación oncogénicos y, en última instancia, vectores de transfección retrovirales.
Período de información:
Los estudiantes de Year 2
El reciente desarrollo de tecnologías capaces de producir células madre pluripotentes inducidas (iPS) a partir de tejidos somáticos adultos puede permitir su uso para generar injertos autólogos de epitelio pigmentario de la retina (EPR) para el tratamiento de enfermedades como la degeneración macular relacionada con la edad. Sin embargo, las técnicas de reprogramación convencionales se basan en la integración genómica aleatoria de cuatro factores de transcripción con potencial oncogénico. Para minimizar el riesgo de formación de tumores, sería ventajoso el uso de células iPS reprogramadas con un número reducido de estos factores. Por lo tanto, evaluamos la capacidad de diferenciación de las células iPS generadas a partir de queratinocitos epidérmicos humanos primarios mediante transducción lentiviral con solo dos o un factor (Oct4 y Klf4 u Oct4 solamente, respectivamente) y tratamiento adicional con moléculas pequeñas. Para comparación se utilizaron células iPS humanas reprogramadas mediante métodos convencionales. Las células iPS derivadas de cuatro factores, dos factores y un factor se pudieron diferenciar en células que expresaban marcadores específicos del RPE (p. ej., bestrofina, CRALBP, RPE65, tirosinasa). Además, estas células exhibieron características morfológicas y funcionales características de las células del EPR, como la formación de monocapas epiteliales con uniones estrechas intercelulares, morfología poligonal homogénea, pigmentación pronunciada, fagocitosis de los segmentos externos de los fotorreceptores y transporte vectorial de líquido de apical a basolateral. Además, hemos demostrado que las células del EPR derivadas de iPSC de 1 factor, cuando se inyectan en un modelo de roedor de degeneración macular atrófica, podrían establecer injertos de EPR y prevenir la degeneración de fotorreceptores (neuronas) en este modelo. Por lo tanto, demostramos que las células iPS humanas generadas mediante nuevas técnicas de reprogramación pueden diferenciarse en células con morfología, expresión de genes/proteínas específicas del EPR y función. En comparación con las células iPS convencionales, estas células pueden ser superiores para aplicaciones clínicas debido a la eliminación de factores de reprogramación oncogénicos y, en última instancia, vectores de transfección retrovirales.
Período de información:
Los estudiantes de Year 3
El reciente desarrollo de tecnologías capaces de producir células madre pluripotentes inducidas (iPS) a partir de tejidos somáticos adultos puede permitir su uso para generar injertos autólogos de epitelio pigmentario de la retina (EPR) para el tratamiento de enfermedades como la degeneración macular relacionada con la edad. Sin embargo, las técnicas de reprogramación convencionales se basan en la integración genómica aleatoria de cuatro factores de transcripción con potencial oncogénico. Para minimizar el riesgo de formación de tumores, sería ventajoso el uso de células iPS reprogramadas con un número reducido de estos factores. Por lo tanto, evaluamos la capacidad de diferenciación de las células iPS generadas a partir de queratinocitos epidérmicos humanos primarios mediante transducción lentiviral con solo dos o un factor (Oct4 y Klf4 u Oct4 solamente, respectivamente) y tratamiento adicional con moléculas pequeñas. Para comparación se utilizaron células iPS humanas reprogramadas mediante métodos convencionales. Las células iPS derivadas de cuatro factores, dos factores y un factor se pudieron diferenciar en células que expresaban marcadores específicos del RPE (p. ej., bestrofina, CRALBP, RPE65, tirosinasa). Además, estas células exhibieron características morfológicas y funcionales características de las células del EPR, como la formación de monocapas epiteliales con uniones estrechas intercelulares, morfología poligonal homogénea, pigmentación pronunciada, fagocitosis de los segmentos externos de los fotorreceptores y transporte vectorial de líquido de apical a basolateral. Además, hemos demostrado que las células del EPR derivadas de iPSC de 1 factor, cuando se inyectan en un modelo de roedor de degeneración macular atrófica, podrían establecer injertos de EPR y prevenir la degeneración de fotorreceptores (neuronas) en este modelo. Por lo tanto, demostramos que las células iPS humanas generadas mediante nuevas técnicas de reprogramación pueden diferenciarse en células con morfología, expresión de genes/proteínas específicas del EPR y función. En comparación con las células iPS convencionales, estas células pueden ser superiores para aplicaciones clínicas debido a la eliminación de factores de reprogramación oncogénicos y, en última instancia, vectores de transfección retrovirales.
Período de información:
NCE
El reciente desarrollo de tecnologías capaces de producir células madre pluripotentes inducidas (iPS) a partir de tejidos somáticos adultos puede permitir su uso para generar injertos autólogos de epitelio pigmentario de la retina (EPR) para el tratamiento de enfermedades como la degeneración macular relacionada con la edad. Sin embargo, las técnicas de reprogramación convencionales se basan en la integración genómica aleatoria de cuatro factores de transcripción con potencial oncogénico. Para minimizar el riesgo de formación de tumores, sería ventajoso el uso de células iPS reprogramadas con un número reducido de estos factores. Por lo tanto, evaluamos la capacidad de diferenciación de las células iPS generadas a partir de queratinocitos epidérmicos humanos primarios mediante transducción lentiviral con solo dos o un factor (Oct4 y Klf4 u Oct4 solamente, respectivamente) y tratamiento adicional con moléculas pequeñas. Para comparación se utilizaron células iPS humanas reprogramadas mediante métodos convencionales. Las células iPS derivadas de cuatro factores, dos factores y un factor se pudieron diferenciar en células que expresaban marcadores específicos del RPE (p. ej., bestrofina, CRALBP, RPE65, tirosinasa). Además, estas células exhibieron características morfológicas y funcionales características de las células del EPR, como la formación de monocapas epiteliales con uniones estrechas intercelulares, morfología poligonal homogénea, pigmentación pronunciada, fagocitosis de los segmentos externos de los fotorreceptores y transporte vectorial de líquido de apical a basolateral. Además, hemos demostrado que las células del EPR derivadas de iPSC de 1 factor, cuando se inyectan en un modelo de roedor de degeneración macular atrófica, podrían establecer injertos de EPR y prevenir la degeneración de fotorreceptores (neuronas) en este modelo. Hemos completado un estudio de los efectos a largo plazo de estas células inyectadas en ojos de roedores y observamos efectos de rescate trófico continuos y la ausencia de eventos adversos hasta dos años después de la inyección. Por lo tanto, demostramos que las células iPS humanas generadas mediante nuevas técnicas de reprogramación pueden diferenciarse en células con morfología, expresión de genes/proteínas específicas del EPR y función. En comparación con las células iPS convencionales, estas células pueden ser superiores para aplicaciones clínicas debido a la eliminación de factores de reprogramación oncogénicos y, en última instancia, vectores de transfección retrovirales.
Detalles de la solicitud de subvención
Titulo de la aplicación:
Células epiteliales pigmentadas de la retina autólogas derivadas de células madre pluripotentes inducidas para el tratamiento de la degeneración macular atrófica relacionada con la edad
Resumen público:
La principal causa de pérdida visual en los estadounidenses mayores de 65 años es la degeneración macular relacionada con la edad (DMAE), que se presenta tanto en forma "húmeda" como "seca". Ambas formas de la enfermedad están asociadas con la pérdida de células llamadas epitelio pigmentado de la retina (EPR), que puede provocar una pérdida profunda de la visión central. Actualmente, no existe ningún tratamiento que revierta o prevenga la pérdida de estas células y la ceguera asociada. Se demostró que la suplementación nutricional con antioxidantes, pigmentos maculares y AGPI de cadena larga reduce ligeramente la progresión de la enfermedad, pero la realidad clínica es que entre el 6 y el 8 % de las personas mayores de 75 años son legalmente ciegas a causa de esta enfermedad. Otros han observado que las células del EPR se pueden obtener a partir de células madre embrionarias humanas y que estas células se pueden trasplantar a ojos de animales con enfermedades que se asemejan a la degeneración macular humana con disfunción del EPR. Los problemas potenciales con este enfoque para el tratamiento de humanos con esta enfermedad incluyen la posibilidad de que las células madre embrionarias de las que se deriva el EPR puedan ser transportadas al ojo y formar tumores o provocar una respuesta inmune en el ojo receptor, ya que las células no provienen de el mismo individuo que recibe el trasplante. Los avances recientes en la biología de las células madre ahora permiten inducir la formación de células madre pluripotentes (iPSC) a partir de tejidos adultos o somáticos de individuos; estas células, a su vez, pueden ser estimuladas para formar células del EPR. Así, sería posible producir células EPR a partir de la piel o el cabello del mismo individuo que recibiría el trasplante. Para ello, la tecnología actual requiere el uso de vectores lentivirales que se integren en el material genético de las células receptoras. Además, la eficiencia con la que se forman las iPSC no es muy alta y para producir estas células, y las células del EPR derivadas, es necesario utilizar capas de células "alimentadoras" y moléculas derivadas de animales. En esta propuesta de investigación, aprovecharemos nuevas químicas y técnicas de biología molecular para desarrollar iPSC a partir de tejidos somáticos de pacientes con DMAE y producir células del EPR que luego podrían usarse para reemplazar el tejido dañado en los ojos de estos pacientes. Utilizando pequeñas moléculas obtenidas de bibliotecas químicas únicas, mejoraremos la eficiencia de la producción de iPSC y RPE a partir de células somáticas y eliminaremos el uso de capas y suplementos "alimentadores" de células animales. Además, utilizaremos un procedimiento único ("un vector episomal") para producir iPSC a partir de células somáticas que no requiere el uso de virus potencialmente peligrosos ni material genético integrado permanentemente. Si tenemos éxito, un paciente con signos tempranos de DMAE podría acudir al consultorio de su oftalmólogo y realizarle una biopsia de piel que podría usarse para obtener células del EPR que luego podrían trasplantarse al ojo de ese individuo en una fecha posterior, cuando comience su propio EPR. degenerar, pero antes tienen pérdida visual.
Declaración de beneficio para California:
A medida que la población envejece, los individuos son propensos a desarrollar enfermedades propias del envejecimiento que afectan significativamente la calidad de vida en los "años dorados". La más importante de estas enfermedades es la degeneración macular relacionada con la edad (DMAE), una enfermedad que afecta el tejido de la parte posterior del ojo (la retina) que se utiliza para la visión. La porción central de este tejido, llamada mácula, es la más afectada en la DMAE y puede provocar la pérdida de la visión fina o de "lectura". La pérdida de visión se produce por dos formas principales de la enfermedad; el tipo "húmedo" que implica el crecimiento anormal de nuevos vasos sanguíneos y el tipo "seco", que implica degeneración y cicatrización de la mácula. En ambas formas, tipos especiales de células debajo de la retina, llamadas células epiteliales pigmentadas de la retina (EPR), se degeneran y contribuyen a la pérdida de la visión. Se estima que entre 15 y 20 millones de estadounidenses mayores de 65 años tienen DMAE y entre el 10 y el 15% de ellos tienen pérdida de visión secundaria a la enfermedad. La atrofia geográfica (el tipo seco) afecta al 0.81% de la población estadounidense, lo que equivale a una prevalencia de aproximadamente 300,000 en California. Otro 6.12% de la población (2.2 millones de californianos) padece DMAE en fase temprana, lo que les sitúa en un alto riesgo de desarrollar atrofia geográfica en un plazo de cinco años. Actualmente hay algunos medicamentos disponibles para ayudar a una cierta porción de pacientes con la forma "húmeda" de la enfermedad, pero no existen tratamientos para la forma "seca" o atrófica de la enfermedad. Proponemos el uso de trasplantes de células sanas del EPR en los ojos de pacientes con forma atrófica de DMAE; estas células se derivarían de las células ciliadas o de la piel del propio paciente después de inducir la producción de células madre pluripotentes que luego podrían estimularse para convertirse en células del EPR. Si tiene éxito, este enfoque podría proporcionar un tratamiento para la principal causa de pérdida de visión en los californianos mayores de 5 años con células derivadas de su propio tejido, evitando posibles complicaciones asociadas con (65) inyecciones repetidas en el ojo, (1) uso de células de animales u otros individuos y (2) células derivadas para trasplante que han estado expuestas a células o moléculas animales y material genético viral. Preservar la visión en la población de edad avanzada no sólo mejoraría enormemente la calidad de vida de estas personas, sino que también facilitaría en gran medida su capacidad para funcionar de forma independiente y productiva.
