MicroRNA Profiling of Human Primary Trabecular Meshwork Cell, Trabecular Meshwork Progenitor Cell Spheres and Their Differentiated Cells

Dentro del ojo, un tejido diminuto pero vital llamado malla trabecular actúa como un filtro de drenaje, permitiendo que el fluido salga y manteniendo la presión en un nivel seguro. Cuando las células que componen este filtro mueren o dejan de funcionar, el fluido se acumula, la presión aumenta y el nervio óptico puede sufrir daños, lo que conduce a una afección conocida como glaucoma de ángulo abierto primario. Esta enfermedad es la principal causa de ceguera irreversible en todo el mundo. Durante años, los científicos han sabido que el ojo contiene una pequeña reserva de células inmaduras, o progenitoras, que teóricamente podrían reemplazar las células del filtro perdidas y restaurar la función. Sin embargo, la razón por la cual estos equipos de reparación naturales no logran salvar el ojo en el glaucoma ha seguido siendo un misterio. La pregunta no es solo si estas células existen, sino cómo son controladas, qué señales les dicen que se mantengan jóvenes y qué fuerzas podrían estar empujándolas a cambiar o dejar de funcionar cuando el ojo está bajo estrés.

Para resolver este rompecabezas, investigadores de la Universidad de Liverpool y la Universidad de Ulster dirigieron su atención a un tipo específico de instrucción genética conocido como microARN. Estas son moléculas diminutas que no construyen proteínas por sí mismas, sino que actúan como interruptores, encendiendo o apagando otros genes para controlar cómo se comporta una célula. El equipo quería mapear el conjunto único de estos interruptores que definen la identidad de las células de reparación del ojo en comparación con las células maduras y funcionales del filtro de drenaje. Recolectaron tejido de los ojos de tres donantes humanos, con edades comprendidas entre los 21 y los 85 años. A partir de este tejido, aislaron las células de drenaje maduras y también indujeron a las células progenitoras inmaduras para que salieran, cultivándolas en pequeños grupos flotantes que se asemejan al estado natural de las células. Luego, permitieron que algunos de estos grupos maduraran en células diferenciadas, creando tres grupos distintos para comparar: las células maduras originales, los grupos de progenitores inmaduros y las células recién maduradas.

Utilizando tecnología de secuenciación avanzada, los investigadores leyeron las instrucciones genéticas presentes en cada grupo para ver qué interruptores de microARN estaban activos. Descubrieron que los grupos de progenitores inmaduros tenían una firma genética muy distinta, bastante diferente de las células maduras. Esta firma incluía dieciocho microARNs específicos que estaban consistentemente activos o inactivos a través de los diferentes donantes. Cuando el equipo analizó qué procesos biológicos controlaban estos dieciocho interruptores, surgió un panorama claro. Estaban fuertemente involucrados en mantener a las células en un estado flexible, similar al de una célula madre, gestionando los materiales de construcción del entorno de la célula y respondiendo a una señal química específica llamada TGF-beta. Esta sustancia química es conocida por estar elevada en los ojos de personas con glaucoma y es un motor clave de la enfermedad.

Los investigadores luego cruzaron sus hallazgos con datos previos sobre cómo reaccionan las células de drenaje del ojo cuando se exponen a niveles altos de esta sustancia química TGF-beta. Descubrieron un conflicto sorprendente. Ocho de los microARNs que estaban activos en las células de reparación inmaduras y saludables cambiaron en la dirección opuesta cuando las células maduras fueron expuestas a la sustancia química que causa la enfermedad. Por ejemplo, un microARN que ayudaba a mantener el potencial de las células de reparación fue suprimido cuando la sustancia química estaba presente, mientras que otros que usualmente mantenían a las células bajo control se incrementaron. Esto sugiere que la misma señal química que aumenta en el glaucoma trabaja activamente en contra del mecanismo de reparación natural del ojo, silenciando efectivamente las instrucciones que permitirían a las células progenitoras reemplazar el tejido perdido.

Para asegurar que estos hallazgos no fueran solo un error de un método de prueba, el equipo repitió las mediciones utilizando una tecnología diferente y altamente precisa llamada NanoString, que cuenta las moléculas directamente sin amplificación. Los resultados coincidieron perfectamente, confirmando que los dieciocho microARNs forman una firma fiable de las células de reparación del ojo. El equipo también mapeó qué genes controlaban probablemente estos microARNs. Descubrieron que estos interruptores apuntaban a genes clave involucrados en la división celular y la recepción de señales químicas, incluyendo genes que ayudan a la célula a decidir si permanece joven o si se especializa. Uno de los objetivos más importantes fue un gen que ayuda a la célula a recibir la señal de TGF-beta; este gen se redujo en las células de reparación, lo que sugiere que las células están naturalmente sintonizadas para ser menos sensibles a las señales de estrés que impulsan el glaucoma.

El estudio no pretende haber curado el glaucoma ni haber demostrado que estas células puedan ser revividas fácilmente en un paciente. En su lugar, proporciona un mapa molecular preciso de cómo las células de reparación del ojo están reguladas actualmente y cómo esa regulación se ve interrumpida por el entorno de la enfermedad. Los autores sugieren que esta comprensión detallada de los interruptores genéticos ofrece un nuevo conjunto de posibles objetivos para futuras terapias. Al desarrollar fármacos que puedan imitar o bloquear estos microARN específicos, podría ser posible algún día proteger las células de reparación residentes del ojo de los efectos dañinos de la alta presión y el estrés químico, o inducirlas a reemplazar las células del filtro perdidas. Por ahora, el trabajo constituye una definición clara de la identidad genética de estas esquivas células y una demostración de cómo el entorno de la enfermedad se opone activamente a los intentos de reparación del propio cuerpo.