Immagine:Nick Mitrousis è un neolaureato PhD presso il laboratorio della Professoressa Molly Shoichet (ChemE, BME). Mitrousis e Shoichet hanno appena pubblicato un documento che descrive una nuova strategia per riparare i danni agli occhi causati da condizioni come la degenerazione maculare legata all’età (AMD) o la retinite pigmentosa. Credito: Mindy Ngyuen.
I ricercatori dell’Università di Toronto Engineering hanno sviluppato un nuovo metodo per iniettare cellule sane negli occhi danneggiati. La tecnica potrebbe indicare la strada verso nuovi trattamenti con il potenziale per invertire forme di perdita della vista che sono attualmente incurabili.
In tutto il mondo, milioni di persone convivono con la perdita della vista a causa di condizioni come la degenerazione maculare legata all’età (AMD) o la retinite pigmentosa. Entrambi le condizioni sono causate dalla morte delle cellule nella retina, nella parte posteriore dell’occhio.
“Le cellule responsabili della vista sono i fotorecettori, che hanno un rapporto intimo con un altro tipo di cellula nota come cellule dell’epitelio pigmentato retinico (RPE)”, afferma il Professor Molly Shoichet.“In AMD, l’RPE muore prima e questo poi provoca la morte dei fotorecettori”.
Molti ricercatori hanno sperimentato trattamenti basati sull’iniezione di fotorecettori sani o cellule RPE nell’occhio per sostituire le cellule morte. Ma l’integrazione delle nuove cellule nel tessuto esistente è una sfida importante e anche la maggior parte delle cellule iniettate finisce per morire.
Shoichet e il suo team sono esperti nell’utilizzo di biomateriali ingegnerizzati noti come idrogel per promuovere la sopravvivenza delle cellule appena iniettate dopo il trapianto. Gli idrogel garantiscono una distribuzione uniforme delle cellule, riducono l’infiammazione e promuovono la guarigione dei tessuti nei primi giorni critici dopo l’iniezione. Alla fine, si degradano naturalmente, lasciando indietro le cellule sane.
Nel 2015, il team ha utilizzato idrogel per iniettare cellule fotorecettrici sane nelle retine danneggiate in un modello murino. Sebbene il team abbia osservato alcune riparazioni della vista, i benefici erano limitati, quindi ha iniziato a pensare più attentamente alle relazioni tra cellule RPE e fotorecettori.
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“L’RPE e i fotorecettori sono considerati come un’unità funzionale: se un tipo di cellula muore, lo farà anche l’altro”, afferma Shoichet. “Ci siamo chiesti se la co-consegna di entrambi i tipi di cellule avrebbe avuto un impatto maggiore sul ripristino della vista”.
Come con i fotorecettori, molti gruppi avevano provato a impiantare le cellule RPE da sole, ma nessuno aveva mai integrato entrambi i tipi di cellule in un unico trattamento. Ancora una volta, gli idrogel hanno indicato una soluzione.
“Ciò che altri gruppi hanno fatto in genere è iniettare fotorecettori in una soluzione salina, che spesso si traduce in un raggruppamento di cellule, o impiantare chirurgicamente uno strato di cellule RPE solitamente coltivate su un film polimerico”, afferma Shoichet.
“Il nostro idrogel è abbastanza viscoso da garantire una buona distribuzione di entrambi i tipi di cellule nella siringa, ma ha anche importanti proprietà di assottigliamento del taglio per facilitare l’iniezione attraverso l’ago molto sottile richiesto per questa operazione”, aggiunge Shoichet. “La combinazione di queste proprietà ha aperto una nuova strategia per la consegna di successo di più cellule”.
Il team ha testato la co-iniezione in un modello murino degenerativo simile all’AMD. In un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Biomaterials, i ricercatori riferiscono che i topi che hanno ricevuto la co-iniezione hanno riguadagnato circa il 10% della loro normale acuità visiva. Coloro che hanno ricevuto entrambi i tipi di cellule da soli hanno mostrato un miglioramento minimo o nullo.
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I topi co-iniettati erano anche più attivi nelle camere buie rispetto a quelle chiare, dimostrando che questi animali notturni potevano ancora una volta distinguere la luce e l’ombra.
“Ricordo ancora i lunghi giorni di test comportamentali”, afferma Nick Mitrousis, ex dottore di ricerca di Shoichet e autore principale dell’articolo, ora borsista post-dottorando presso l’Università di Chicago.
“Abbiamo progettato l’esperimento in modo che non sapessi quali topi avevano ricevuto il trattamento e quali hanno ricevuto un placebo. Quando alcuni dei topi hanno iniziato a rispondere, ho continuato a vacillare tra l’ottimismo che l’esperimento avrebbe potuto effettivamente funzionare e la preoccupazione che il recupero dei topi potrebbero essere semplicemente diviso tra i diversi gruppi di trattamento “.
Le preoccupazioni erano infondate: si è scoperto che il trattamento in co-iniezione ha avuto davvero effetto. Ma sia Mitrousis che Shoichet avvertono che c’è una strada molto lunga tra questi risultati preliminari e uno studio che potrebbe alla fine trovare la sua strada nella clinica.
“Innanzitutto, dobbiamo dimostrare il vantaggio di questa strategia in più modelli animali”, afferma Shoichet. “Avremo anche bisogno di una fonte di cellule fotorecettrici umane e di un modo per migliorare ulteriormente la sopravvivenza delle cellule, su cui stiamo lavorando. Tuttavia, siamo molto entusiasti di questi dati e sempre aperti alla collaborazione per portare avanti la ricerca”.
