El ojo y las células madre: el camino para tratar la ceguera
Probablemente la vista sea nuestro sentido más importante; dependemos de ella para movernos a nuestra alrededor con facilidad. La pérdida de visión puede tener un gran impacto en la vida de una persona, pero muchos de los trastornos que causan ceguera son aún difíciles o imposibles de tratar. Actualmente, los investigadores están explorando nuevas tecnologías con células madre como posibles tratamientos para la ceguera.
Los tratamientos para la mayoría de trastornos que causan la pérdida de visión son complicados o todavía imposibles.
Las células especializadas del ojo se encargan de enfocar la luz y convertir lo que las visiones en señales que son enviadas al cerebro. El ojo contiene diferentes tipos de células madre que constantemente sustituyen a las células especializadas desgastadas o dañadas.
Actualmente, Holoclar® es el único tratamiento ocular con células madre aprobado clínicamente. Este tratamiento recupera la visión de los pacientes con córneas dañadas (la parte clara más externa del ojo), mediante el trasplante de células madre limbares, generadas en el laboratorio, en las áreas del ojo que carecen de ellas.
Holoclar® solo funciona si en los ojos del paciente aún quedan células madre limbares que puedan cultivarse en el laboratorio. Actualmente, se están desarrollando métodos nuevos con células madre pluripotentes para generar células limbares para aquellos pacientes sin las mismas.
Los investigadores están estudiando cómo los trasplantes de células epiteliales del pigmento retinal generadas con células madre pluripotentes, podrían evitar la pérdida de visión en pacientes con enfermedades como la degeneración macular relacionada con la edad.
Asimismo, se están utilizando células madre para estudiar diferentes aspectos del ojo, desde cómo se forma, hasta qué provoca las enfermedades oculares y cómo tratarlas.
Muchas enfermedades que provocan ceguera aún no tienen tratamiento. Los investigadores están trabajando para entender qué causa estas enfermedades, qué otros tipos de células madre se encuentran en el ojo y cómo podrían utilizarse las células madre para reparar o incluso recuperar la visión de los pacientes. Muchos de estos estudios aún se encuentran en fases iniciales. Del mismo modo que Holoclar® necesitó más de veinte años para convertirse en un tratamiento seguro y de éxito, las investigaciones y descubrimientos actuales también tardarán en convertirse en tratamientos seguros y fiables para otros tipos de ceguera.
El ojo es el órgano responsable de nuestra habilidad para ver el mundo a nuestro alrededor. Puede detectar la luz de nuestro entorno y transferir la información de lo que ha detectado al cerebro. El ojo es un órgano muy complejo formado por múltiple componentes especializados, no muy diferente a una cámara electrónica. Los componentes, o tejidos, están formados por muchos tipos de células, cada uno con un trabajo específico por hacer para permitir que el tejido desempeñe sus funciones especializadas.
Las partes principals de el ojo son:
Córnea | La ‘ventana’ transparente al frente del ojo que permite entrar la luz. |
Lente | Actúa como una lente en una cámara, enfocando la luz que entra al ojo. |
Retina | Es el circuito eléctrico en el fondo del ojo que es responsable de la vista. Es el componente más complejo del ojo y está formado por muchos tipos celulares diferentes, con funciones específicas. Estos tipos incluyen células fotorreceptoras, que detectan la luz que entra al ojo y produce una señal eléctrica. |
Nervio óptico | Es un cable eléctrico que conecta el ojo al cerebro. Es responsable de transferir las señales eléctricas producidas en la retina al cerebro. El cerebro interpreta estas señales para darnos una imagen de nuestro entorno. El nervio óptico está estrechamente asociado con la retina. |
Epitelio pigmentario de la retina | Es una capa de células negras que se encuentra por debajo de la retina. Esta capa mantiene a la retina y tiene varias funciones importantes, incluyendo el procesamiento de nutrientes |
Los trastornos o enfermedades del ojo ocurren cuando uno o varios componentes se dañan, y/o dejan de funcionar adecuadamente. Según qué componente(s) dejen de funcionar, se desarrollan trastornos distintos. La dificultad en el tratamiento de estos problemas es que, a diferencia de los componentes electrónicos de una cámara, no es fácil obtener nuevos componentes biológicos para el ojo. Es aquí donde la tecnología con células madre podría ser de ayuda. Las células madre pueden actuar como fuente de células especializadas nuevas y sanas que podrían ofrecer una forma de reemplazar las células dañadas en el ojo. Hay varios tipos de células madre que podrían ser utilizadas de distinta forma, dependiendo del trastorno a tratar. Por tanto, ¿en qué se centra la investigación actual?
Las células que forman la córnea (la ventana del ojo) se dañan constantemente por el parpadeo y la exposición al mundo exterior. Para reparar este daño, tenemos un pequeño número de células madre en los extremos de la córnea, llamadas células madre limbares. Estas células se encargan de producir nuevas células de la córnea para reemplazar las dañadas. Si hay una pérdida de estas células madre debido a un daño o enfermedad, la córnea no puede repararse. Esto afecta a la habilidad de la luz para entrar al ojo, resultando en una pérdida de visión significativa.
Tras muchos años de meticulosa investigación, los científicos han desarrollado una técnica en la que se recogen células madre limbares de un ojo donante sano, o de una zona que aún contenga células limbares en lesiones bilaterales, y éstas se expanden en el laboratorio en suficientes números para trasplantar en el ojo dañado. Los ensayos clínicos han mostrado que el trasplante de células madre limbares de un ojo sano puede reparar la córnea y restaurar la visión de forma permanente. Para evitar el rechazo inmunológico, este tratamiento solo funciona si el paciente tiene alguna sección del limbo sano, de la que recoger las células madre limbares.
En la actualidad, este es el único tratamiento de células madre disponible cuya eficacia se ha probado en ensayos clínicos. En 2015, la Comisión Europea autorizó (después de la aprobación por la Agencia Europea del Medicamento) la comercialización en proveedores sanitarios de un producto médico de terapia avanzada conteniendo células madre limbares. Este es el último paso en el proceso translacional clínico que ocurre después del éxito en los ensayos clínicos. La terapia, llamada Holoclar®, se basa en más de veinte años de investigación de excelencia, liderada por un equipo de científicos reconocidos internacionalmente en el campo de la biología de las células madre epiteliales. La terapia se produce en instalaciones con certificación GMP (buenas prácticas de producción) de acuerdo con la legislación europea, por una empresa fundada en una universidad italiana llamada Holostem Terapie Avanzate S.r.l y comercializada por Chiesi Farmaceutici S.p.a.
Si las córneas de ambos ojos están gravemente dañadas (deficiencia limbal bilateral), esta terapia no funcionaria ya que no quedan células madre limbares residuales para cultivar. Para afrontar este reto, los investigadores están trabajando en la posibilidad de utilizar un método distinto: utilizando células madre embrionarias, células madre pluripotentes inducidas (iPS) o células madre de la mucosa oral, para producir nuevas células madre limbares en el laboratorio. Esto podría evitar la compleja cirugía necesaria para extraer las células madre limbares, así como, teóricamente, proporcionar una fuente inagotable de células madre limbares para los pacientes que lo requieran. Se espera que este tipo de método esté disponible para los pacientes en el futuro.
Reemplazo de células epiteliales pigmentarias de la retina
Las células epiteliales pigmentarias de la retina (CEP) tienen varias tareas importantes, incluyendo el mantenimiento de la retina adyacente. Si estas células dejan de trabajar adecuadamente, debido a daño o enfermedad, ciertas partes de la retina mueren. Como la retina es el componente del ojo encargado de detectar la luz, esto deriva en la aparición de ceguera. Las células CEP pueden dañarse en enfermedades como la degeneración macular senil o relacionada con el envejecimiento (DMS) , la retinitis pigmentosa y la Amaurosis congénita de Leber.
Una forma de tratar estas enfermedades sería el reemplazo de células CEP dañadas con un trasplante de células sanas. Desafortunadamente, no es posible recuperar células CEP sanas de donantes, así que es necesario encontrar otra fuente de células para el trasplante. Recientemente, los científicos han producido nuevas células CEP en el laboratorio a partir de células madre embrionarias e iPS. La seguridad de las células CEP derivadas de células madre embrionarias, se ha testado en ensayos clínicos de fase I/II para pacientes con distrofia macular de Stargardt y DMS, por una empresa biotecnológica de células madre llamada Advanced Cell Technologies. El resultado del ensayo, publicado en 2014, demostró seguridad y el injerto de las células CEP trasplantadas. Sin embargo, algunos participantes experimentaron efectos adversos por la inmunosupresión y el propio trasplante. Interesantemente, aunque no fue el punto final de este ensayo, varios pacientes reportaron mejoras en la visión.
Actualmente hay un segundo ensayo clínico de fase I/II en marcha en el Reino Unido que explora el uso de células CEP derivadas de células madre embrionarias para gente con DMS húmeda. El primer paciente recibió el trasplante en septiembre del 2015. Este trabajo, dirigido por el catedrático Pete Coffey, sigue en marcha y se está desarrollando en el hospital Moorfields Eye Hospital como parte del proyecto Londinense para curar la ceguera.
Por último, el investigador japonés Dr. Masayo Takahashi lidera un ensayo clínico en Japón en el cual se trasplantan células CEP producidas a partir de células iPS, en pacientes con DMS húmeda. El ensayo se paralizó por varios meses debido a cambios en la regulación nipona y la preocupación sobre mutaciones en el producto derivado de iPS que se iba a utilizar en el ensayo. Dicho ensayo se ha reanudado en Junio del 2016 y muchos esperan los resultados.
Hay varios otros ensayos clínicos en fase I o I/II alrededor del mundo en los que se utilizan células madre pluripotente, implicando números pequeños de participantes. Estos ensayos examinan principalmente la seguridad del producto pero, en algunos casos, también la efectividad del uso de células CEP desarrolladas a partir de células madre pluripotente en DMS seca y húmeda y en la degeneración macular de Stargardt.
El reemplazo de células CEP dañadas solo será efectivo en pacientes que aun tengan parte de la retina funcional y, por lo tanto, cierto nivel de visión (es decir, en estadíos tempranos de la enfermedad). Esto es debido a que las propias células CEP no son responsables de “ver”, pero son en realidad responsables de mantener la retina “que ve”. En estos tipos de enfermedad, la vista se pierde cuando la retina empieza a degenerar porque las células CEP no hacen su trabajo correctamente. Por lo tanto, las células CEP deben de ser reemplazadas a tiempo para dar soporte a la retina que todavía funciona. Se espera que el trasplante de nuevas células CEP pueda detener la pérdida de visión progresiva permanentemente, e incluso mejorar la visión hasta cierto punto.
Reemplazo de las células de la retina
En muchos de los casos en los que la vista se pierde, normalmente encontramos que el problema reside en el malfuncionamiento del circuito de la retina. Según qué células concretas y especializadas en el circuito dejan de funcionar correctamente o mueren, se generan distintos trastornos. Aunque la retina es más complicada que otros componentes del ojo, se espera que si se encuentra una nueva fuente de células retinales, podríamos reemplazar las células dañadas o muertas para repararla. Además, este método también ayudaría a reparar el daño causado al nervio óptico.
De nuevo, los científicos han mirado hacia la tecnología con células madre para proporcionar una fuente de células de reemplazo. Varios estudios han mostrado que tanto las células embrionarias como iPS pueden convertirse en distintos tipos celulares de la retina en el laboratorio. En el ojo, un tipo celular llamado célula de Müller, en la retina, actúa como célula madre en algunas especies como el pez cebra. Se ha sugerido que esta célula también podría actuar como célula madre en humanos, en cuyo caso podría proporcionar otra fuente de células para reparar la retina.
A diferencia del trasplante de células CEP, la reparación directa de la retina podría permitir la restauración de la vista hasta cierto grado en pacientes que la hubieran perdido. Esto da esperanzas a pacientes con trastornos en etapas avanzadas de degeneración macular, donde las células receptoras fotosensibles en la retina ya se han perdido. Este tipo de investigación también podría proporcionar nuevos tratamientos para gente que sufre de enfermedades de la retina como la retinitis pigmentosa y el glaucoma. Sin embargo, a pesar de las evidencias alentadoras, dicha investigación se encuentra en sus inicios. Actualmente no hay planeado ningún ensayo clínico con pacientes el en que se utilice este tipo de método, ya que primero se requiere más investigación al respecto.
La tecnología con células madre supone un gran potencial para mejorar la vida de la gente que sufre trastornos visuales. Actualmente hay varios estudios en curso para desarrollar nuevas terapias para tratar y/o prevenir la pérdida de visión. Un elemento esencial para esta investigación es el desarrollo de nuestro entendimiento sobre cómo se comportan los diferentes tipos de células madre y cómo aprovechar su potencial en el ojo. Se necesita un enfoque a medida, dependiente de los problemas particulares que cada paciente experimenta. Las células madre no son una cura genérica, pero tienen un gran potencial para la producción de nuevos componentes biológicos que podrían utilizarse para reparar el ojo.
Esta hoja informativa fue creada por G. Astrid Limb y Silke Becker y Matt Smart. La hoja informativa fue revisada por Pete Coffey, con ayuda de Michele de Luca sobre el contenido en la reparación de la córnea.
Las imágenes de células madres epiteliales limbares y el uso de células embrionarias/ iPS fueron suministradas por las doctoras Hannah Levis y Amanda Carr, respectivamente, del Instituto Oftalmología de University College London. Todas las otras imágenes son del laboratorio de Astrid Limb.