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martedì 10 gennaio 2017

Verso una retina funzionale prodotta in laboratorio / Towards a functional retina produced in the laboratory

Verso una retina funzionale prodotta in laboratorio / Towards a functional retina produced in the laboratory


Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa

Sezione del tessuto retinico ottenuto in laboratorio: in verde 
sono visibili i fotorecettori / Section of the retinal tissue
obtained in the laboratory in green are visible
photoreceptors


Un tessuto retinico strutturato e con cellule responsabili della percezione della luce è stato ottenuto in vitro partendo da staminali pluripotenti indotte, ricavate dalla riprogrammazione di cellule umane adulte. Il tessuto ha dimostrato di produrre un segnale elettrico in risposta a un impulso luminoso. Il risultato è un primo passo verso la realizzazione di una retina funzionale in laboratorio che potrebbe avere importanti applicazioni terapeutiche.

Da cellule staminali umane a tessuto della retina tridimensionale: è questo il processo di differenziamento cellulare ottenuto in vitro dai ricercatori della Johns Hopkins University che firmano un articolo sulla rivista “Nature Communications”. Uno degli aspetti più rilevanti dei risultato ottenuto da Valeria Canto-Soler e colleghi è che il tessuto include i fotorecettori, cioè le cellule specializzate a rilevare la luce nell'apparato visivo: si tratta del primo passo verso una retina pienamente funzionale ottenuta in laboratorio.

La ricerca è stata basata sull'uso di cellule staminali pluripotenti indotte, un particolare tipo di cellule staminali che sono ottenute riprogrammando cellule adulte, cioè facendo percorrere a ritroso il percorso che porta le cellule staminali a maturare in una specifica linea cellulare fino a diventare adulte. Una volta ritornate allo stadio di staminali pluripotenti indotte, queste cellule possono nuovamente differenziarsi nella maggior parte, se non tutti, dei 200 tipi di cellule dell'organismo.

In questo caso, l'obiettivo dei ricercatori era quello di ottenere i progenitori delle cellule retiniche, destinate a formare il tessuto della retina sensibile alla luce che riveste il fondo oculare. Utilizzando una semplice tecnica da loro stessi sviluppata per stimolare la crescita dei progenitori della retina, gli autori hanno visto svilupparsi nelle piastre di Petri prima le cellule retiniche e poi il tessuto retinico strutturato, secondo gli stessi stadi e la stessa durata che si osservano nel feto umano.

“Essenzialmente, abbiamo realizzato una retina umana in miniatura in vitro che non solo ha l'architettura della retina stessa, ma ha anche la capacità di percepire la luce”, spiega Canto-Soler. "Questi progressi potrebbero portare a tecnologie che permettano 
di recuperare la vista in persone con malattie della retina”.

“Sapevamo che era necessaria una struttura cellulare tridimensionale per poter riprodurre le caratteristiche funzionali”, aggiunge la ricercatrice. “Ma quando abbiamo iniziato questo lavoro, non pensavamo che le cellule staminali sarebbero state in grado di costruire una struttura retinica in modo autonomo”.

Il successo dello studio è legato al fatto che i progenitori ottenuti a partire dalle cellule staminali pluripotenti indotte hanno generato tutti i principali tipi di cellule retiniche, ovvero: gangliari, amacrine, bipolari, orizzontali e soprattutto i coni e i bastoncelli, i fotorecettori responsabili della visione. Inoltre, le cellule appaiono correttamente organizzate in una struttura laminare, e ognuna occupa la corretta posizione fisiologica.

Per verificare se i fotorecettori fossero realmente in grado di trasformare la luce in un impulso elettrico, come fanno i recettori nell'occhio in condizioni fisiologiche, gli autori hanno collegato un elettrodo alla retina in vitro, che poi ha ricevuto impulsi luminosi. E in effetti la risposta è stata molto simile a quella delle cellule retiniche denominate bastoncelli, che consentono la visioni in condizioni di scarsa luminosità, e che sembrano quindi i fotorecettori predominanti a questo stadio di sviluppo del tessuto retinico. 
Il risultato dimostra, secondo gli autori, che con le condizioni appropriate, le cellule staminali pluripotenti indotte sono in grado di dare origine a progenitori potenzialmente in grado di differenziarsi in tutta la gamma di cellule retiniche. Per quanto riguarda invece la sensibilità alla luce, la retina in vitro ha raggiunto solo un primo stadio di funzionalità e per progredire anche in questo aspetto occorreranno nuovi studi. 

ENGLISH

A retinal tissue structure and cells responsible for the perception of light was obtained in vitro starting from induced pluripotent stem, obtained by reprogramming of adult human cells. The fabric has been shown to produce an electrical signal in response to a light pulse. The result is a first step towards the realization of a functional retina in the laboratory that could have important therapeutic applications.

From human stem cells in the three-dimensional retinal tissue: this is the process of cell differentiation obtained in vitro by researchers at Johns Hopkins University who sign an article in the journal "Nature Communications". One of the most important aspects of the result achieved by Valeria Canto-Soler and colleagues is that the fabric includes the photoreceptors, ie the specialized cells to detect the visual apparatus light: it is the first step towards a fully functional retina obtained in the laboratory.

The research was based on the use of induced pluripotent stem cells, a type of stem cells that are obtained by reprogramming adult cells, that is, doing back along the path that leads the stem cells to mature into a specific cell line to adulthood . Once you return to the induced pluripotent stem stage, these cells can differentiate again in most, if not all, of the 200 types of cells in the body.

In this case, the goal of researchers was to obtain the progenitors of retinal cells, intended to form the fabric of the light-sensitive retina that covers the ocular fundus. Using a simple technique developed by themselves to stimulate the growth of retinal progenitors, the authors have seen develop in the Petri dishes before the retinal cells and then the retinal tissue structured, according to the same stage and the same duration that are observed in the fetus human.

"Essentially, we have created a miniature human retina in vitro that not only the architecture of the retina, but also has the ability to perceive light," explains Canto-Soler. "These advances could lead to technologies that allow
to recover the sight in people with retinal diseases. "

"We knew that it needed a three-dimensional cellular structure to be able to reproduce the functional characteristics", adds the researcher. "But when we started this work, we did not think that the stem cells would be able to build a retinal structure autonomously".

The success of the study is related to the fact that the progenitors obtained from the induced pluripotent stem cells have generated all the major retinal cell types, namely: ganglion, amacrine, bipolar, horizontal and above the rods and cones, the photoreceptors responsible for vision . Moreover, cells appear properly organized in a laminar structure, and each occupies the correct physiological position.

To check if the photoreceptors were really able to transform light into an electrical impulse, like the receptors in the eye under physiological conditions, the authors connected to an electrode in vitro retina, which then received light pulses. In fact, the response was very similar to that of the retinal cells called rods, which allow the visions in low light conditions, and therefore seem to be the predominant photoreceptor at this stage of development of the retinal tissue.

The result shows, according to the authors, that with the appropriate conditions, the induced pluripotent stem cells are able to give rise to potentially progenitors capable of differentiating into all the range of retinal cells. However, as regards the sensitivity to light, the retina in vitro has reached only a first stage of functionality and also for progress in this aspect will require new studies.

Da:

http://www.lescienze.it/news/2014/06/12/news/retina_laboratorio_staminali-2177698/