Por que a sobrevivência das células fotorreceptoras não atinge 100%: principais mecanismos esclarecidos

Cientistas da Universidade da Pensilvânia, liderados por Raghavi Sudharsan, descobriram por que cerca de 70% das células progenitoras fotossensoriais (PRPCs) transplantadas a partir de células-tronco pluripotentes induzidas morrem nos primeiros dias após o transplante para a retina. O trabalho, publicado na revista Stem Cell Research & Therapy, aponta o estresse metabólico nas células do doador como o principal culpado pela perda precoce.

Pré-requisitos

O transplante de PRPCs é considerado uma abordagem promissora para doenças degenerativas progressivas da retina (retinite pigmentosa, degeneração macular). No entanto, a baixa taxa de sobrevivência das células do doador limita a eficácia da terapia. Até agora, o foco principal era a supressão da resposta imune, mas mesmo com imunossupressão extensa, as perdas continuaram catastróficas.

Design e métodos

1. Modelos:

   • Cães saudáveis e cães modelo com retinite pigmentosa receberam injeções sub-retinianas de PRPCs marcados com fluorescência.

2. Estimativa de sobrevivência:

   • A angiografia de fluoresceína e a tomografia de coerência óptica (OCT) registraram o volume de células transplantadas no primeiro dia, no terceiro e no sétimo dia.

3. Transcriptômica de célula única (scRNA-seq):

   • Os PRPCs foram isolados de locais da retina no dia 3 e a expressão de genes relacionados ao metabolismo e à apoptose foi analisada.

4. Imuno-histoquímica:

   • Marcadores de estresse oxidativo (4-HNE), estado mitocondrial (Tom20) e ativação microglial (Iba1) foram avaliados na área de transplante.

Principais resultados

• Perda maciça de células: aproximadamente 70% dos PRPCs desapareceram no 7º dia em retinas saudáveis e em degeneração, apesar da imunossupressão.
• Estresse metabólico: o scRNA-seq revelou uma diminuição drástica na expressão de genes de fosforilação oxidativa (CYCS, COX4I1) e um aumento na transcrição de marcadores apoptóticos (BAX, CASP3).
• Disfunção mitocondrial: a imuno-histoquímica mostrou fragmentação e perda da marcação Tom20 em PRPCs transplantados, e níveis elevados de 4-HNE indicaram dano oxidativo.
• Papel da microglia: Na área do transplante, a atividade das células microgliais Iba1⁺ aumentou em resposta à morte de PRPCs, o que pode exacerbar a inflamação local e contribuir para perdas adicionais.

Implicações para terapias celulares

Essas descobertas mudam o paradigma: para aumentar a adesão de PRPCs, é necessário não apenas suprimir a resposta imune, mas também auxiliar o metabolismo energético das células do doador. Possíveis intervenções:

• "Pré-treinamento metabólico" preliminar de PRPCs sob condições normais de cultura no limite da carga de subestresse para aumentar sua resiliência mitocondrial.
• Coquetéis de estabilizadores mitocondriais (coenzima Q₁₀, carnitina) durante e imediatamente após o transplante.
• Modulação do microambiente local da retina: entrega de antioxidantes ou protetores mitocondriais na área de transplante.

Conclusões práticas e perspectivas

• Pré-condicionamento metabólico: condicionamento de PRPCs sob condições leves de estresse metabólico antes do transplante para aumentar sua resiliência.
• Entrega de scaffold: uso de matrizes biodegradáveis que garantem a transição gradual das células do doador de um meio de cultura rico para o ambiente da retina.
• Suporte nutricional: fornecimento de antioxidantes ou substratos de respiração mitocondrial em conjunto com PRPCs.

“Há muito tempo lutamos apenas contra a barreira imunológica, mas agora está claro que, sem resolver o problema do choque metabólico, os transplantes estão fadados à morte precoce”, conclui Raghavi Sudharsan.

O trabalho, apoiado pelo National Eye Institute, abre caminho para terapias celulares mais viáveis para restaurar a visão em pacientes com doenças degenerativas da retina.