Investigadores del Instituto Nacional del Ojo (NEI, por sus siglas en inglés), adscrito a los National Institutes of Health (NIH) (EEUU) han utilizado células madre de pacientes y bioimpresión 3D para producir tejido ocular que permitirá avanzar en la comprensión de los mecanismos de las enfermedades que provocan ceguera.

En concreto imprimieron una combinación de células que forman la barrera externa de sangre y retina, tejido ocular que soporta los fotorreceptores sensibles a la luz de la retina. La técnica proporciona un suministro teóricamente ilimitado de tejido derivado del paciente para estudiar enfermedades de la retina como la degeneración macular relacionada con la edad (DMA).

"Sabemos que la DMA comienza en la barrera externa de la sangre y la retina", recordó Kapil Bharti, director de la Sección del NEI sobre Investigación Traslacional Ocular y de Células Madre. "Sin embargo, los mecanismos de iniciación y progresión de DMA a etapas avanzadas secas y húmedas siguen sin entenderse bien debido a la falta de modelos humanos fisiológicamente relevantes", añadió.

La barrera hematorretiniana externa está ligada al epitelio pigmentario de la retina (EPR), separado por la membrana de Bruch de la coriocapilar rica en vasos sanguíneos. La membrana de Bruch regula el intercambio de nutrientes y desechos entre los coriocapilares y el EPR. En la DMA, los depósitos de lipoproteínas llamados drusas se forman fuera de la membrana de Bruch, impidiendo su función. Con el tiempo, el RPE se descompone y provoca la degeneración de los fotorreceptores y la pérdida de la visión.

Bharti y sus colegas combinaron tres tipos de células coroideas inmaduras en un hidrogel: pericitos y células endoteliales, que son componentes clave de los capilares; y fibroblastos, que dan estructura a los tejidos. A continuación, los científicos imprimieron el gel en un andamio biodegradable. En cuestión de días, las células comenzaron a madurar en una densa red capilar.

"Al imprimir células, estamos facilitando el intercambio de señales celulares que son necesarias para la anatomía normal de la barrera hematorretiniana externa", indicó Bharti. "Por ejemplo, la presencia de células RPE induce cambios en la expresión génica en los fibroblastos que contribuyen a la formación de La membrana de Bruch, algo que se sugirió hace muchos años pero que no se probó hasta nuestro modelo".

Entre los desafíos técnicos que abordó el equipo de Bharti estaban generar un andamio biodegradable adecuado y lograr un patrón de impresión consistente mediante el desarrollo de un hidrogel sensible a la temperatura que lograba filas distintas cuando estaba frío pero que se disolvía cuando el gel se calentaba. La buena consistencia de las filas permitió un sistema más preciso de cuantificación de estructuras tisulares. También optimizaron la proporción de mezcla celular de pericitos, células endoteliales y fibroblastos.

Los autores están utilizando modelos impresos de la barrera hematorretiniana para estudiar la DMA y están experimentando con la adición de tipos de células adicionales al proceso de impresión, como células inmunitarias, para recapitular mejor el tejido nativo.