‘Mini olhos’ desenvolvidos em laboratório revelam a compreensão da cegueira em condição genética rara

Resumo gráfico. Crédito: Relatórios de células-tronco (2022). DOI: 10.1016/j.stemcr.2022.09.006

Pesquisadores do UCL Great Ormond Street Institute of Child Health (UCL GOS ICH) desenvolveram “mini olhos”, que possibilitam estudar e entender melhor o desenvolvimento da cegueira em uma rara doença genética chamada síndrome de Usher pela primeira vez.

Os mini olhos 3D, conhecidos como organoides, foram criados a partir de células-tronco gerado a partir de amostras de pele doadas por pacientes do Great Ormond Street Hospital for Children (GOSH). Em um olho saudável, os bastonetes – as células que detectam a luz – estão dispostos na parte posterior do olho em uma importante região responsável pelo processamento de imagens chamada retina. Nesta pesquisa, publicada em Relatórios de células-troncoa equipe descobriu que poderia fazer com que os bastonetes se organizassem em camadas que imitassem sua organização na retina, produzindo um mini olho.

Esses mini olhos são um passo importante porque pesquisas anteriores usando células animais não poderia imitar o mesmo tipo de perda de visão que a vista em Usher síndrome.

A síndrome de Usher é a causa genética mais comum de surdez e cegueira combinadas, afetando aproximadamente três a dez em cada 100.000 pessoas em todo o mundo. As crianças com a síndrome de Usher tipo 1 geralmente nascem profundamente surdas, enquanto sua visão se deteriora lentamente até ficarem cegas na idade adulta.

Embora implantes cocleares pode ajudar com a perda auditiva, atualmente não há tratamentos para retinite pigmentosa, que causa perda de visão na síndrome de Usher. Embora esta pesquisa esteja nos estágios iniciais, essas etapas para entender a condição e como projetar um tratamento futuro podem dar esperança àqueles que estão prestes a perder a visão.

Os mini olhos desenvolvidos nesta pesquisa permitem que os cientistas estudem as células sensíveis à luz do olho humano em um nível individual e com mais detalhes do que nunca. Por exemplo, usando o poderoso sequenciamento de RNA de célula única, é a primeira vez que os pesquisadores conseguem visualizar as pequenas mudanças moleculares nos bastonetes antes de morrerem.

Usando os mini olhos, a equipe descobriu que as células de Müller, responsáveis ​​pelo suporte metabólico e estrutural da retina, também estão envolvidas na síndrome de Usher. Eles descobriram que as células de pessoas com síndrome de Usher têm genes anormalmente ativados para respostas ao estresse e degradação de proteínas. Revertê-los pode ser a chave para prevenir como a doença progride e piora.

Como os miniolhos são cultivados a partir de células doadas por pacientes com e sem a “falha” genética que causa a síndrome de Usher, a equipe pode comparar células saudáveis ​​e aquelas que levarão à cegueira.

Compreender essas diferenças pode fornecer pistas sobre as mudanças que ocorrem no olho antes que a visão de uma criança comece a se deteriorar. Por sua vez, isso pode fornecer pistas sobre os melhores alvos para o tratamento precoce – crucial para fornecer o melhor resultado.

O Dr. Yeh Chwan Leong, pesquisador associado da UCL GOS ICH e primeiro autor, disse: “É difícil estudar as minúsculas células nervosas inacessíveis da retina do paciente, pois elas estão intrinsecamente conectadas e delicadamente posicionadas na parte de trás do olho. Usando um pequena biópsia de pele, agora temos a tecnologia para reprogramar as células em células-tronco e, em seguida, criar retina cultivada em laboratório com o mesmo DNA e, portanto, com as mesmas condições genéticas de nossos pacientes”.

A professora Jane Sowden, professora de Biologia e Genética do Desenvolvimento na UCL e autora sênior, disse: “Somos muito gratos aos pacientes e familiares que doam essas amostras para pesquisa, para que, juntos, possamos aprofundar nossa compreensão das doenças oculares genéticas, como Síndrome de Usher”.

“Apesar de um pouco distantes, esperamos que esses modelos possam nos ajudar a um dia desenvolver tratamentos que possam salvar a visão de crianças e jovens com síndrome de Usher.”

O modelo do mini olho para doenças oculares também pode ajudar as equipes a entender outras condições hereditárias nas quais há a morte de bastonetes no olho, como formas de retinite pigmentosa sem surdez. Além disso, a tecnologia usada para cultivar modelos fiéis de doenças a partir de células da pele humana pode ser usada para várias outras doenças – essa é uma área de especialização do Zayed Center for Research into Rare Disease in Children na UCL GOS ICH.

Pesquisas futuras criarão mini-olhos a partir de mais amostras de pacientes e os usarão para identificar tratamentos, por exemplo, testando diferentes medicamentos. No futuro, pode ser possível editar o DNA de um paciente em células específicas de seus olhos para evitar a cegueira.