In vitro evaluation of SMILE-derived decellularized human corneal stromal lenticules as scaffolds for rabbit limbal epithelial cells
Questo studio dimostra che i lenticoli stromali corneali umani decellularizzati derivati dalla chirurgia SMILE preservano efficacemente l'architettura stromale e supportano l'adesione a breve termine di cellule epiteliali limbiche di coniglio che esibiscono un fenotipo progenitore, suggerendo il loro potenziale come scaffold naturali per la terapia delle cellule staminali limbiche.
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La superficie dell'occhio si affida a uno strato di pelle trasparente e delicato chiamato cornea per focalizzare la luce e proteggere le strutture interne. Questo strato non è statico; si rigenera costantemente, un processo gestito da una popolazione specializzata di cellule staminali situate al bordo dove la cornea trasparente incontra la parte bianca dell'occhio. Quando queste cellule staminali vengono danneggiate o perse a causa di lesioni, infezioni o malattie, la superficie dell'occhio non è più in grado di guarire correttamente. Invece di una pelle trasparente, l'occhio viene coperto da vasi sanguigni e tessuto cicatriziale, portando alla cecità. Ripristinare la vista in questi casi richiede solitamente un trapianto di tessuto sano da un donatore, ma trovare un match compatibile è difficile e il corpo spesso rifiuta il tessuto estraneo. Gli scienziati cercano da tempo un modo per costruire una superficie sostitutiva utilizzando uno scaffold — un'impalcatura su cui le cellule possano arrampicarsi e crescere — usando materiali che siano sicuri, disponibili e capaci di sostenere le cellule specifiche necessarie per ricostruire la cornea.
Una fonte promettente per tale impalcatura è emersa da una comune chirurgia correttiva della vista nota come estrazione del lenticolo con piccola incisione, o SMILE. Durante questa procedura, un chirurgo utilizza un laser per tagliare un minuscolo pezzo di tessuto a forma di lente dal centro della cornea di un paziente per correggere la sua visione. Questo pezzo di tessuto, chiamato lenticolo, viene solitamente scartato come rifiuto medico. I ricercatori hanno compreso che, poiché questo tessuto è cornea umana, possiede l'architettura naturale e la trasparenza necessarie per la riparazione oculare. La domanda era se questo materiale scartato potesse essere pulito dalle sue cellule originali e poi utilizzato come dimora per nuove cellule staminali. Un team di ricercatori ha deciso di testare questa idea prendendo questi lenti umane scartate, privandole del loro contenuto cellulare e vedendo se le cellule staminali di coniglio potevano attaccarsi a esse e iniziare a crescere.
Gli scienziati hanno iniziato raccogliendo i lenticoli umani scartati dai pazienti che avevano subito la procedura SMILE. Hanno trattato queste delicate lenti con una sequenza di soluzioni chimiche progettate per lavare via tutte le cellule umane lasciando intatte le fibre strutturali sottostanti. Questo processo, noto come decellularizzazione, è crucialo perché lasciare cellule umane dietro potrebbe scatenare un rigetto immunitario in un nuovo ospite. Dopo il trattamento, i ricercatori hanno esaminato le lenti sotto potenti microscopi. Hanno scoperto che il processo di pulizia era efficace: le cellule umane visibili e i loro nuclei erano stati rimossi, ma l'intricata struttura stratificata del tessuto corneale rimaneva ampiamente indisturbata. Le fibre di collagene, che forniscono la forza e la trasparenza della cornea, erano ancora organizzate nei loro fogli paralleli naturali, sebbene gli spazi tra di esse apparissero leggermente più aperti, come se l'impalcatura fosse stata liberata dai detriti.
Successivamente, il team si è preparato a testare se questo framework pulito potesse sostenere nuova vita. Hanno raccolto cellule staminali limbiche dagli occhi di conigli, un modello standard per studiare la biologia oculare. Queste cellule sono state coltivate in una capsula finché non si sono moltiplicate e hanno formato una popolazione sana. I ricercatori hanno poi posto queste cellule di coniglio sulla superficie delle lenti umane decellularizzate. Hanno permesso alle cellule di depositarsi e crescere per un periodo di sette o dieci giorni. I risultati hanno mostrato che le cellule erano in grado di attaccarsi al tessuto umano. Non si limitavano a galleggiare via; aderivano alla superficie e iniziavano a diffondersi, estendendo piccole proiezioni per entrare in contatto con la matrice sottostante. Tuttavia, la copertura non era completa. Le cellule formavano piccoli ammassi e stabilivano un contatto locale con lo scaffold, ma non si diffondevano per formare un nuovo strato continuo e spesso di pelle su tutta la superficie della lente.
Per capire che tipo di cellule stavano crescendo, i ricercatori hanno utilizzato colorazioni speciali per cercare marcatori specifici. Hanno scoperto che le cellule sullo scaffold esprimevano una proteina chiamata p63, che è un segno di una cellula staminale o progenitrice — una cellula che ha il potenziale per diventare molte cose ma non si è ancora completamente maturata. Allo stesso tempo, le cellule non mostravano segni di una proteina chiamata CK3, che appare quando le cellule corneali si sono completamente mature nella loro forma finale e specializzata. Questo schema suggerisce che le cellule sono rimaste in uno stato giovanile e adattabile mentre erano sullo scaffold, piuttosto che affrettarsi a diventare pelle cornea completamente differenziata. Questo è un segno positivo per una terapia con cellule staminali, poiché l'obiettivo è spesso quello di mantenere le cellule in uno stato in cui possano continuare a rigenerare il tessuto.
Lo studio conclude che queste lenti umane scartate possono essere pulite con successo e utilizzate come scaffold naturale che supporta l'attacco e la sopravvivenza a breve termine delle cellule staminali limbiche. Il materiale preserva la struttura essenziale della cornea e non sembra danneggiare le cellule che vi si posano sopra. Tuttavia, i ricercatori avvertono con cautela che questo è solo un primo passo. Sebbene le cellule si siano attaccate e siano rimaste vive, non hanno formato un livello di tessuto completo e continuo da sole. Lo studio suggerisce che, sebbene il materiale sia un candidato praticabile per futuri trattamenti, è necessario ulteriore lavoro per ottimizzare il modo in cui le cellule vengono posizionate e nutrite per incoraggiarle a diffondersi e coprire l'intera superficie. I risultati forniscono una solida base per ulteriori indagini, puntando verso un futuro in cui i rifiuti chirurgici potrebbero essere trasformati in una risorsa salvavita per ripristinare la vista.
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