Cablaggio strano
La retina comprende un sottile strato di tessuto sensibile alla luce nella parte posteriore dell’occhio. Questa intricata struttura è essenziale per la visione.
Circuiti cellulari
Nella retina, cinque tipi di neuroni — fotorecettori, cellule bipolari, cellule gangliari retiniche, cellule orizzontali e cellule amacrine — sono cablati insieme per formare uno dei circuiti più complessi della natura., Quando la luce colpisce la retina, stimola i fotorecettori, creando un segnale elettrico che viene trasmesso attraverso altri neuroni della retina al nervo ottico e poi al cervello.
Credito: Alisdair Macdonald
1. Fotorecettori Ci sono due tipi principali di cellule sensibili alla luce nell’occhio: bastoncelli e coni. Le aste consentono la visione in condizioni di scarsa luce, mentre i coni sono responsabili della visione a colori., I fotorecettori convertono la luce in segnali elettrici che viaggiano attraverso altri neuroni retinici per raggiungere il nervo ottico.
2. Cellula bipolare Responsabile della trasmissione di segnali dai fotorecettori a una cellula gangliare retinica.
3. La cellula gangliare retinica trasmette segnali dalle cellule bipolari e amacrine al cervello attraverso lunghe proiezioni chiamate assoni che formano il nervo ottico.
4. La cella orizzontale Regola il segnale che emerge da diversi bastoncelli e coni.
5. La cellula dell’amacrina raggiunge attraverso parecchie cellule bipolari per regolare i segnali diretti alle cellule del ganglio retinico., Finora sono stati identificati circa 30 sottotipi.
6. Epitelio pigmentato retinico (RPE) Uno strato di cellule epiteliali che si trova sotto i fotorecettori. Forma una barriera ai vasi sanguigni nella coroide e lava le sostanze nocive che vengono versate dai fotorecettori in risposta alla luce.
Un comune fallimento
Le malattie degenerative della retina colpiscono centinaia di milioni di persone in tutto il mondo. La condizione più comune è la degenerazione maculare legata all’età (AMD).,
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1. L’AMD è causata da un accumulo di depositi di grasso, noto come drusen, tra l’RPE e la coroide. La causa non è chiara, ma si pensa che i sottoprodotti dei fotorecettori contribuiscano.
2. Questi depositi crescono gradualmente in dimensioni e numero, portando a una visione sempre più distorta.
3. Nell’AMD avanzata, l’RPE viene interrotto, causando la morte dei fotorecettori e la perdita della visione centrale.
4., il 10-15% dei casi progredisce in una forma nota come wet AMD1, in cui i vasi sanguigni penetrano nella retina e perdono fluido che causa un rapido deterioramento della vista.
Controllo dei danni
Non sono stati approvati trattamenti per l’AMD precoce, ma i farmaci che inibiscono la formazione di vasi sanguigni possono rallentare la progressione dell’AMD umida.,
Occhi freschi
Nell’ultimo decennio, i perfezionamenti delle tecniche di coltura o differenziazione delle cellule staminali hanno aumentato la possibilità di utilizzare terapie con cellule staminali per affrontare malattie degenerative della retina come l’AMD.
Le cellule staminali possono essere ottenute da un embrione in fase di blastocisti. In alternativa, le cellule adulte come i fibroblasti possono essere riprogrammate per comportarsi come cellule staminali.,
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Tali cellule staminali hanno il potenziale di dividersi indefinitamente e possono dare origine a qualsiasi tipo di cellula necessaria per la rigenerazione della retina.
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Nell’AMD avanzato, la disfunzione dell’RPE è la causa principale del fallimento della visione., Sono ora in corso studi clinici per sostituire l’RPE danneggiato con cellule epiteliali pigmentate retiniche sane cresciute da cellule staminali.
Finora, i ricercatori hanno testato due modi per fornire cellule epiteliali pigmentate fresche alla retina danneggiata.
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A, una sospensione di cellule epiteliali pigmentate retiniche derivate da cellule staminali viene iniettata nello spazio distorto sopra la coroide. Gli studi iniziali nelle persone hanno dimostrato che questo approccio è sicuro.,
Tuttavia, non è chiaro se le cellule consegnate in sospensione sopravviveranno in numero sufficiente affinché l’RPE si rigeneri e funzioni correttamente.
B, un foglio a una cella di cellule epiteliali pigmentate retiniche sopra un sottile impalcatura di poliestere o collagene viene impiantato chirurgicamente nella parte posteriore dell’occhio.
Impiantare le cellule come un foglio rimuove la necessità che aderiscano alla membrana di Bruch. Gli studi clinici hanno dimostrato che la procedura è sicura e alcuni destinatari hanno riportato miglioramenti nella vista.,
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Occhi in avanti
così Come gli sforzi per generare cellule della retina le cellule staminali, i ricercatori stanno facendo rapidi progressi verso la coltivazione di tutta la retina. Man mano che tali modelli diventano più sofisticati, riflettendo non solo la gamma di tipi di cellule, ma anche la loro organizzazione e funzione nell’occhio, queste mini-retine si dimostreranno inestimabili per la modellazione delle malattie e i test antidroga.,
2011 Le cellule staminali embrionali di topo si auto-organizzano in una struttura 3D che comprende strati di cellule retiniche simili a quelle della retina3 in via di sviluppo.
2012 Le cellule staminali umane derivate da embrioni sono mostrate per assemblare in mini-retinas4 primitivi. Le strutture risultanti sono più grandi e contengono più coni rispetto a quelli derivati da cellule di topo nel 2011.
2014 Vengono create mini-retine umane contenenti tutti i principali tipi di cellule retiniche stratificate correttamente5. Sebbene i fotorecettori non siano maturi, alcuni rispondono debolmente alla luce.,
2016 Le malattie ereditarie Leber amaurosis6 congenite e retinite pigmentosa7 sono ricreate in mini-retine. I modelli forniscono nuove informazioni su queste condizioni retiniche.
2017 Ad aprile, i ricercatori creano mini-retinas8 relativamente maturi. Gli strati cellulari sono ben organizzati e i fotorecettori sono evolutivamente avanzati, con il potenziale di formare sinapsi funzionali.
Nel mese di agosto, il Centro nazionale britannico per la sostituzione Raffinatezza e riduzione degli animali nella ricerca premi NewCells Biotech a Newcastle, Regno Unito, £1 milione (US$1.,27 milioni) per sviluppare mini-retine da utilizzare nello screening dei farmaci.
2018 Il National Eye Institute degli Stati Uniti lancia un fondo per la concorrenza di 1 milione di dollari per promuovere lo sviluppo di mini-retine.
Autoriparazione
La retina umana contiene una popolazione di cellule staminali dormienti. In alcuni animali, incluso il pesce zebra, una popolazione simile di cellule staminali viene attivata in risposta alla lesione e può rigenerare tutti i tipi di cellule retiniche per ripristinare la vista., Man mano che la comprensione dei ricercatori del processo di riparazione migliora, le mini-retine dovrebbero consentire loro di esplorare se l’occhio umano potrebbe anche essere indotto a ricrescere il tessuto retinico.
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