You are here

    • You are here:
    • Home > Retinal transplant boost opens door to treat eyesight loss

Retinal transplant boost opens door to treat eyesight loss

NewsNEWS

01
Dec
Tue, 01/12/2020 - 17:01

Retinal transplant boost opens door to treat eyesight loss

Degenerating retina transplanted with stem cells expressing Ccr5 and Cxcr6. Green are the transplanted cells, red and magenta are retinal neurons. Credit: Martina Pesaresi Pia Cosma

Degenerating retina transplanted with stem cells expressing Ccr5 and Cxcr6. Green are the transplanted cells, red and magenta are retinal neurons. Credit: Martina Pesaresi

EN CASTELLANO/EN CATALÀ

Dying retinal cells send out a rescue signal to recruit stem cells and repair eye damage, according to the findings of a new study published today in the journal Molecular Therapy. The findings open the door to restoring eyesight by modifying stem cells to follow the signal and transplanting them into the eye.

Martina Pesaresi, PhD, together with a group led by Pia Cosma at the Centre for Genomic Regulation (CRG) identified two cell signals – known as Ccr5 and Cxcr6 – using different models of retinal degeneration in humans and mice.

They then genetically engineered the stem cells with an overabundance of Ccr5 and Cxcr6 cell receptors. When these modified stem cells were transplanted back into the models, they displayed a significantly higher rate of migration to degenerating retinal tissue, rescuing them from death and preserving their function.

“One of the main hurdles in using stem cells to treat damaged eyesight is low cell migration and integration in the retina,” says Pia Cosma, ICREA Research Professor and Group Leader at the CRG and senior author of the study. “After the cells are transplanted they need to reach the retina and integrate through its layers. Here we have found a way to enhance this process using stem cells commonly found in the bone marrow, but in principle can be used with any transplanted cells.”

Retinal damage, which is currently incurable, inevitably leads to visual disabilities and in most cases blindness. With a growing and ageing population, the number of people affected by retinal damage is estimated to increase dramatically over the next few decades.

Stem cell therapies have been touted as one way of treating degenerative retinal conditions. Stem cells can be transplanted into the eye, releasing therapeutic molecules with neuroprotective and anti-inflammatory properties that promote the survival, proliferation and self-repair of retinal cells. The stem cells can also generate new retinal cells, replacing lost or damaged ones.

The researchers used mesenchymal stem cells, which are found in bone marrow and can differentiate into lots of types of cells, including retinal cells that respond to light. Mesenchymal stem cells can also be easily grown outside an organism, providing abundant starting material for transplantation compared to other cell sources such as hematopoietic stem cells.

In this study the mesenchymal stem cells were modified using lentiviruses, but the authors believe that using other methods such as the adeno-associated virus vector (AAV) can express the chemokine receptors in the transplanted cells.

“AAV is really gaining popularity as the ideal therapeutic vector, and Europe and the USA have already given regulatory approval for the commercial use of AAV-based therapies in patients. There is still considerable work to be done, but our findings could make stem cell transplants a feasible and realistic option for treating visual impairment and restoring eyesight,” concludes Pia Cosma.

The study was funded by Velux Stiftung, La Caixa Health, the Spanish Ministry of Science and Innovation and the Government of Catalonia.

EN CASTELLANO

Mejoras en trasplantes retinianos abren nuevas vías para tratar la pérdida de visión 

Un nuevo estudio publicado hoy en la revista Molecular Therapy  describe cómo las células retinianas moribundas envían una señal de rescate a las células madre para que reparen el daño ocular.  

Los hallazgos abren nuevas vías de tratamiento en el ámbito de la recuperación de la visión como, por ejemplo, el trasplante de células madre modificadas que sean sensibles a esta señal. 

Martina Pesaresi, PhD, junto con el grupo liderado por Pia Cosma en el Centro de Regulación Genómica (CRG), identificaron dos señales celulares – conocidas como Ccr5 y Cxcr6 – en modelos de degeneración retiniana en los humanos y los ratones. 

El equipo modificó las células madre para que expresaran una abundancia de receptores para Ccr5 y Cxcr6. Después de trasplantar estas células madre en los modelos usados, el equipo descubrió que eran más propensas a moverse hacia las células retinianas moribundas, rescatándolas de la muerte y preservando su función.  

“Uno de los principales obstáculos en el uso de células madre para tratar la pérdida de visión es su baja capacidad de migración e integración celular en la retina”, afirma Pia Cosma, profesora de investigación ICREA, jefa de grupo en el CRG y autora principal del estudio. “Una vez trasplantadas las células, estas necesitan llegar a la retina e integrarse a través de sus múltiples capas. Aquí hemos encontrado una manera de facilitar este proceso usando células madre de la médula ósea, pero en principio se puede usar cualquier tipo de célula.” 

La degeneración retiniana es incurable e, inevitablemente, causa discapacidades visuales y, en la gran mayoría de los casos, la ceguera. Con una población creciente y envejecida, está previsto que el número de personas afectadas por los daños en la retina se incremente sustancialmente en las próximas décadas. 

Las terapias con células madre han sido una de las ideas para tratar las afecciones degenerativas de la retina. Las células madre se pueden trasplantar al ojo, liberando moléculas terapéuticas con propiedades neuroprotectoras y antiinflamatorias que promueven la supervivencia, proliferación y reparación automática de las células retinianas. Las células madre también pueden generar nuevas células retinianas, para reemplazar a las que se han perdido o dañado. 

El equipo científico utilizó células madre mesenquimáticas, que proceden de la médula ósea y pueden diferenciarse en muchos tipos de células, incluidas las células de la retina que responden a la luz. Las células madre mesenquimáticas también se pueden cultivar fácilmente fuera de un organismo, proporcionando abundante material de partida para el trasplante, en comparación con otras fuentes celulares, como las células madre hematopoyéticas. 

En este estudio, las células madre mesenquimáticas se modificaron usando un lentivirus, pero el equipo cree que el uso de otros métodos, como el vector de virus adenoasociado (AAV por sus siglas en inglés), también puede expresar los receptores de la señal de rescate en las células trasplantadas. 

“El AAV está ganando popularidad como el vector terapéutico ideal en Europa y EE.UU. Los reguladores ya han aprobado los usos comerciales de terapias basadas en AAV en los pacientes. Aún queda mucho trabajo por hacer, pero nuestros hallazgos podrían hacer que los trasplantes de células madre sean una opción viable y realista para tratar la discapacidad visual y la restauración de la visión”, concluye Pia Cosma. 

El estudio ha sido financiado por Velux Stiftung, La Caixa Health, el Ministerio de Ciencia e Innovación de España y la Generalitat de Cataluña.

EN CATALÀ

Millores en els transplantaments retinals obren noves vies per tractar la pèrdua de visió

Un nou estudi publicat avui a la revista Molecular Therapy descriu com les cèl·lules retinals moribundes envien un senyal de rescat a les cèl·lules mare per a què reparin el dany ocular.

Les troballes obren noves vies de tractament en l’àmbit de la recuperació de la visió, com ara, el transplantament de cèl·lules mare modificades que siguin sensible a aquest senyal.

Martina Pesaresi, PhD, juntament amb el grup liderat per Pia Cosma al Centre de Regulació Genòmica (CRG), identificaren dos senyals cel·lulars – coneguts com Ccr5 y Cxcr6 – en models de degeneració retinal en humans i ratolins.

L’equip modificà les cèl·lules mare per a què expressessin una abundància de receptors per a Ccr5 i Cxcr6. Després de trasplantar aquestes cèl·lules mare en els models emprats, l’equip descobrí que eren més propenses a moure’s cap a les cèl·lules retinals moribundes, rescatant-les de la mort i preservant la seva funció.

“Un dels principals obstacles en l’ús de cèl·lules mare per tractar la pèrdua de visió és la seva baixa capacitat de migració i integració cel·lular a la retina”, afirma Pia Cosma, professora d’investigació ICREA, cap de grup al CRG i autora principal de l’estudi. “Un cop trasplantades les cèl·lules, necessiten arribar a la retina i integrar-se a través de les seves múltiples capes. Aquí hem trobat una manera de facilitar aquest procés emprant cèl·lules mare de la medul·la òssia, però en principi es poden emprar qualsevol cèl·lula .”

La degeneració retinal és incurable i, inevitablement, causa discapacitats visuals i, en la majoria de casos, la ceguesa. Amb una població creixent i envellida, està previst que el nombre de persones afectades pels danys a la retina s’incrementi substancialment en les properes dècades.

Les teràpies amb cèl·lules mare han estat una de les idees per tractar les afeccions degeneratives de la retina. Les cèl·lules mare es poden trasplantar a l’ull, alliberant molècules terapèutiques amb propietats neuroprotectores i antiinflamatòries que promouen la supervivència, proliferació i reparació automàtica de les cèl·lules retinals. Les cèl·lules mare també poden generar noves cèl·lules retinals, per reemplaçar les que s’han perdut o danyat.

L’equip científic emprà cèl·lules mare mesenquimàtiques, que procedeixen de la medul·la òssia i poden diferenciar-se en molts tipus de cèl·lules, incloses les cèl·lules de la retina que responen a la llum. Les cèl·lules mare mesenquimàtiques també es poden cultivar fàcilment fora d’un organisme, proporcionant abundant material de partida per al transplantament, en comparació amb d’altres fonts cel·lulars, com les cèl·lules mare hematopoètiques.

En aquest estudi, les cèl·lules mare mesenquimàtiques es modificaren emprant un lentivirus, però l’equip creu que l’ús d’altres mètodes, com el vector de virus adenoassociat (AAV per les seves sigles en anglès), també pot expressar els receptors del senyal de rescat en les cèl·lules trasplantades.

“L’AAV està guanyant popularitat com a el vector terapèutic ideal a Europa i EUA. Els reguladors ja han aprovat els usos comercials de teràpies basades en AAV en pacients. Encara queda molta feina per fer, però les nostres troballes podrien fer que els transplantaments de cèl·lules mare siguin una opció viable i realista per tractar la discapacitat visual i la restauració de la visió”, conclou Pia Cosma.

L’estudi ha estat finançat per Velux Stiftung, La Caixa Health, el Ministeri de Ciència i Innovació i la Generalitat de Catalunya.