I ricercatori creano tessuto corneale umano da cellule staminali

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Immagine: preparazione di lastre iCEC umane di elevata purezza mediante MACS seguite da fasi di adesione con laminina Credito: (riprodotto da Shibata et al., Stem Cell Reports, 2020).

Le malattie corneali spesso richiedono un trapianto con tessuto corneale di un donatore. Ora, i ricercatori dell’Università di Osaka hanno sviluppato un nuovo metodo che potrebbe essere usato per generare più facilmente il tessuto corneale in un laboratorio.

In un nuovo studio pubblicato su Stem Cell Reports, i ricercatori mostrano come le colture di cellule oculari derivate da cellule staminali pluripotenti indotte dall’uomo (hiPSC) hanno contribuito a purificare le cellule epiteliali corneali (iCEC), che hanno poi usato per produrre fogli iCEC che potevano essere utilizzati per terapia corneale.

Le hiPSC hanno il potenziale per produrre qualsiasi cellula del corpo in qualsiasi numero. Tuttavia, lo sviluppo dei tessuti usando hiPSC imita ancora lo sviluppo embrionale, il che significa che quando le hiPSC sono dirette a svilupparsi in tessuti costituiti da diversi tipi di cellule, il risultato è un mix di queste cellule. Sfortunatamente, questo significa che parti specifiche degli organi, come la cornea dell’occhio, sono intrinsecamente difficili da produrre dalle hiPSC perché l’occhio è costituito da tessuto corneale, neuronale, retina e molte altre cellule. Fino ad oggi, nonostante i progressi nella medicina rigenerativa che utilizza le hiPSC, mancano metodi solidi che consentano la produzione e la purificazione delle cornee dalle hiPSC.

La cornea è una parte estremamente importante dell’occhio che ci aiuta a vedere chiaramente. Sfortunatamente, i danni alla cornea, ad esempio da lesioni o infiammazioni, sono molto difficili da trattare”, afferma l’autore corrispondente dello studio Ryuhei Hayashi. “L’obiettivo del nostro studio era di sviluppare un nuovo metodo per generare fogli corneali a fini terapeutici senza costose attrezzature come una macchina selezionatrice di cellule“.

Developing human corneal tissue

Immagine: espressione di marcatori CEC in fogli iCEC prodotti utilizzando il nuovo metodo M + 2sup / 3ad Credito: (riprodotto da Shibata et al., Stem Cell Reports, 2020).

Per raggiungere il loro obiettivo, i ricercatori hanno generato cellule oculari da hiPSC e le hanno coltivate su cinque diversi tipi di laminina proteica, che si trovano naturalmente nel corpo umano compreso l’occhio. Hanno scoperto che le iCEC avevano una forte propensione ad aderire a tre dei cinque tipi, mentre le non CEC preferivano legarsi a un tipo specifico di laminina, chiamato LN211. I ricercatori hanno quindi scoperto che la differenza tra le varie cellule oculari deriva dalle differenze nella produzione di integrine, una famiglia di proteine ​​sulla superficie delle cellule che le collega alle proteine ​​esterne alle cellule, come le laminine. Una delle proteine ​​della laminina, chiamata LN332, ha persino promosso la proliferazione oltre al legame specifico degli iCEC, consentendo alle iCEC di superare le non-CEC e quindi aumentarne la purezza.

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Mentre LN332 sembrava essere il substrato ottimale per la crescita di iCEC, non era sufficiente per ottenere l’elevata purezza necessaria per la produzione di fogli cellulari per la terapia corneale“, afferma l’autore principale dello studio Shun Shibata.

I ricercatori si sono quindi rivolti allo smistamento delle cellule ad attivazione magnetica (MACS), che consente la separazione delle popolazioni cellulari utilizzando un campo magnetico dopo aver rivestito specifiche proteine ​​superficiali di cellule con anticorpi che trasportano nanoparticelle magnetiche. Rimuovendo dapprima le cellule che producono la proteina CD200 e quindi selezionando per le cellule che producono il marcatore di superficie cellulare SSEA-4 tra la popolazione CD200-, i ricercatori sono stati in grado di separare la maggior parte delle iCEC dalle non-CEC. Per raggiungere un’elevata purezza nelle iCEC, i ricercatori hanno coltivato queste cellule su LN221 e poi su substrati LN332, per rimuovere ulteriormente non-CEC e consentire rispettivamente l’adesione e la crescita solo delle iCEC. Il risultato è stato un foglio cellulare corneale altamente purificato.
Questi risultati mostrano come il nostro nuovo metodo, combinato con la tecnologia MACS, può essere utilizzato per produrre tessuti corneali da cellule staminali umane“, afferma Hayashi. “La nostra visione è quella di facilitare la medicina rigenerativa in ambito clinico”.