Biotecnología

Un ojo cultivado en laboratorio para entender la visión del color

La creación de organoides con células madre de la retina revela por primera vez cómo es el desarrollo embrionario de los receptores del color, un hallazgo que podría servir para crear nuevos tratamientos.

Comprender cómo se forman y organizan las células receptoras del color en la retina humana no es nada sencillo. Básicamente porque no se puede utilizar a personas ni embriones para mirar en directo lo que está sucediendo dentro de sus ojos. Ahora, un equipo de investigación liderado por Kiara Eldred ha atajado el problema generando los primeros organoides con células madre del tejido retinal. En otras palabras, creando ojos en miniatura en placas de Petri que han crecido y evolucionado durante 9 meses, el tiempo que tarda en madurar el ojo dentro del útero materno.

En un trabajo publicado este jueves en la revista Science, el equipo de Eldred detalla los hallazgos realizados gracias a estos mini-ojos creados en laboratorio. Los autores se centraron en estudiar el desarrollo de los tres tipos de conos que contiene nuestra retina, con sensibilidad para responder a la luz con diferentes longitudes de onda. Como convención, a las más largas las identificamos con el color “rojo”, a las medias con el “verde” y a las más cortas con el “azul”. Las mutaciones que afectan a la expresión o a la función de estas proteínas que responden a la luz son la causa conocida de determinadas cegueras al color y otros problemas de la visión, de modo que conocer cómo se organizan en las primeras etapas es esencial.

La hormona tiroidea es la que regula qué tipo de células se desarrollan y en qué momento

Al seguir el proceso de maduración de estas células y realizar distintas pruebas, los investigadores han descubierto que las células sensibles al azul se desarrollan primero, seguidas de las sensibles al rojo y más tarde las sensibles al verde. Además han comprobado que la hormona tiroidea es la que regula qué tipo de células se desarrollan y en qué momento, algo que se desconocía hasta ahora. Variando las cantidades de esta hormona, de hecho, los científicos pudieron crear organoides con un solo tipo de conos, es decir, ojos de laboratorio ciegos al azul, al rojo o al verde en función de la cantidad de hormonas administradas y el momento de su administración.

Aspecto de uno de los organoides creados por el equipo
Aspecto de uno de los organoides creados por el equipo Johns Hopkins University

“Todo lo que vemos parece un ojo normal en desarrollo, solo que crece en una placa de laboratorio”, asegura Robert Johnston, coautor del estudio. “Tenemos un sistema modelo que puedes manipular sin estudiar a los humanos directamente”. Él y su equipo estudian específicamente cómo las células embrionarias indefinidas terminan especializándose en una tarea, un aspecto que durante mucho tiempo ha sido desconocido para los biólogos. “La visión tricromática nos diferencia d muchos otros animales”, asegura Elred. “Nuestra investigación trata de averiguar qué camino toman estas células para darnos una visión tan especial del color”.

Los científicos pudieron crear ojos de laboratorio ciegos al azul, al rojo o al verde

Además de descubrir que los niveles de hormona tiroidea condicionaban la activación de las células receptoras de una sensibilidad u otra, los autores también comprobaron que el nivel de esta hormona no estaba controlada por la glándula tiroides sino por el propio ojo. Estos descubrimientos son esenciales, por ejemplo, para conocer los motivos por los que los bebés prematuros, que tienen una menor aportación de hormona tiroidea que les suministraba la madre, tienen una mayor incidencia de problemas visuales. “Si podemos responder a la pregunta de qué conduce a una célula a su estado final, estamos más cerca de restablecer la visión de color de personas que tienen dañados los fotoreceptores”, añade Eldred.

Para la neurobióloga de la Universidad de Salamanca Concepción Lillo, que investiga patologías degenerativas de la retina, lo más interesante es que este estduido, en el que no ha participado, demuestra que estos organoides son un modelo idóneo para el estudio de la biología celular y el desarrollo de la retina humana. Todo lo que han ido comprobando en su modelo, se reproduce de la misma forma en la retina humana”, explica a Next. “Esto es un avance importante porque significa que se van a poder emplear estos organoides para, por ejemplo, testar terapias/tratamientos/fármacos para patologías de retina o para modificar/editar/corregir genes, en las células embrionarias in situ, que puedan reemplazar los fotorreceptores humanos en algunas de estas patologías”. Otro aspecto interesante, a su juicio, es que "se conocía que defectos en estas hormonas durante la gestación determinaba de alguna forma que los niños nacieran con problemas para distinguir los colores, pero no se sabía muy bien el motivo, así que la correlación es muy buena y ¡tiene todo el sentido!”, asegura.

“Estamos más cerca de restablecer la visión de color de personas que tienen dañados los fotoreceptores”

Los autores del trabajo pretenden utilizar estos organoides para seguir aprendiendo sobre la visión humana y la formación de algunas regiones específicas de la retina, como la mácula (la zona de mayor acumulación de receptores del color y de mayor precisión visual). Dado que la degeneración macular es una de las principales causas de ceguera en el mundo, conocer mejor estos mecanismos podría ayudar a desarrollar nuevos tratamientos. “Lo emocionante sobre nuestro trabajo es que establece que los organoides son un modelo para estudiar mecanismos del desarrollo humano”, remata Johnston. “Lo que de verdad empuja los limites es que estos organoides tardan nueve meses en desarrollarse, lo mismo que un bebé humano. Así que lo que estamos estudiando de verdad es el desarrollo fetal”.

Referencia: Thyroid hormone signaling specifies cone subtypes in human retinal organoids (Science)



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