Clonally selected hypoimmune limbal stem cells: an in vitro proof-of- concept towards an off-the-shelf therapy for limbal stem cell deficiency

O olho humano depende de uma janela clara e transparente chamada córnea para focar a luz e criar uma visão nítida. Esta janela não é uma folha de vidro estática, mas um tecido vivo que se renova constantemente, de forma muito semelhante à pele dos nossos braços ou pernas. Esta renovação é gerida por uma pequena população de células especializadas chamadas células estaminais limbares, que residem num anel estreito na borda da córnea. Estas células atuam como um reservatório, dividindo-se para criar novas células corneanas que migram para o interior para substituir aquelas desgastadas pelo uso diário. Quando este reservatório é danificado ou destruído por lesão, infeção ou doença, ocorre a condição conhecida como deficiência de células estaminais limbares. Sem estas células, a córnea clara é invadida por vasos sanguíneos e tecido cicatricial da parte branca circundante do olho, levando à dor, cegueira e à perda permanente da transparência do olho.

Tratar esta condição envolve geralmente o transplante de células estaminais saudáveis de um dador ou do próprio olho saudável do paciente. No entanto, estes procedimentos enfrentam obstáculos significativos. Usar o próprio olho do paciente é frequentemente impossível se ambos os olhos estiverem danificados, e usar um olho de um dador acarreta o risco de o sistema imunitário do paciente reconhecer o novo tecido como estranho e atacá-lo, um processo chamado rejeição. Para prevenir isto, os pacientes devem tomar fármacos potentes para suprimir o seu sistema imunitário pelo resto de suas vidas, o que acarreta sérios riscos de saúde. Além disso, mesmo com estes fármacos, muitos transplantes falham porque as células específicas utilizadas variam de pessoa para pessoa, tornando difícil garantir um resultado bem-sucedido. Os cientistas procuram há muito tempo uma forma de criar um fornecimento universal, "pronto a usar", destas células que possam ser utilizadas para qualquer paciente sem desencadear a rejeição, mas alcançar isto requer superar as sofisticadas defesas imunitárias do corpo.

Uma equipa de investigadores da Universidade de Newcastle deu um passo importante em direção a este objetivo ao projetar um novo tipo de célula estaminal limbar que consegue evadir o sistema imunitário. A sua abordagem envolve três alterações genéticas específicas concebidas para tornar as células invisíveis às defesas do corpo, mantendo-as totalmente funcionais. Primeiro, removeram as instruções genéticas para duas proteínas de superfície específicas, conhecidas como HLA classe I e classe II, que atuam como distintivos de identificação. Sem estes distintivos, as células T do sistema imunitário não conseguem reconhecer as células como alvos estranhos para serem destruídas. Segundo, porque a remoção destes distintivos pode por vezes desencadear um tipo diferente de ataque imunitário por parte das células natural killer, os investigadores adicionaram uma terceira modificação: aumentaram a produção de uma proteína chamada CD47. Esta proteína envia um sinal de "não comer" à equipa de limpeza do sistema imunitário, os macrófagos, impedindo que estes engulam as células.

Para tornar esta engenharia possível, os investigadores tiveram primeiro de resolver um problema diferente: como cultivar estas delicadas células estaminais num laboratório durante muito tempo sem que morressem ou perdessem as suas propriedades especiais. As células estaminais são notoriamente difíceis de manter vivas numa placa; elas frequentemente param de se dividir ou transformam-se em células de pele comuns após apenas algumas semanas. A equipa descobriu que a adição de um composto químico específico, conhecido como um inibidor de ROCK, ao meio de cultura permitiu que as células crescessem continuamente. Utilizando este método, foram capazes de expandir as células por mais de 200 gerações, um feito que não tinha sido alcançado anteriormente. Ao longo desta expansão massiva, as células mantiveram a sua identidade original, parecendo e comportando-se exatamente como as células estaminais encontradas no olho humano, e permaneceram capazes de se transformar nas diferentes camadas da córnea quando necessário.

Assim que tiveram um fornecimento estável e saudável destas células, os investigadores aplicaram as modificações genéticas para criar a versão hipoimune. Utilizaram uma ferramenta de edição genética precisa para cortar os genes para os distintivos de identificação e inseriram um gene para aumentar o sinal de "não comer". Em seguida, cultivaram estas células modificadas em clones para garantir que todas eram idênticas e seguras. Os resultados dos seus testes foram impressionantes. Quando misturaram estas células engenheiradas com células imunitárias humanas numa placa, o sistema imunitário as ignorou largamente. As células T, que normalmente se multiplicam rapidamente quando encontram tecido estranho, permaneceram quietas e não atacaram. Da mesma forma, os macrófagos, que normalmente engolem e destroem células estranhas, deixaram as células engenheiradas em paz. Isto aconteceu mesmo quando as células imunitárias foram estimuladas para serem altamente agressivas, sugerindo que as células eram efetivamente invisíveis aos principais mecanismos de defesa do corpo.

Curiosamente, os investigadores descobriram que a capacidade das células de se esconderem do sistema imunitário não dependia apenas do sinal de "não comer". Numa descoberta surpreendente, as células que tinham apenas os distintivos de identificação removidos, mas não o sinal extra de "não comer", também foram largamente ignoradas pelas células natural killer. Isto sugere que as células estaminais limbares possuem algumas propriedades inerentes que as protegem deste tipo específico de ataque, uma descoberta que adiciona uma nova camada de compreensão sobre como estas células interagem com o sistema imunitário. No entanto, o sinal de "não comer" era ainda crucial para evitar que as células fossem comidas pelos macrófagos, confirmando que a estratégia dupla de remover a identificação e adicionar um sinal protetor é a abordagem mais eficaz.

O estudo também analisou o que acontece quando estas células são deixadas para amadurecer nas diferentes camadas da córnea. Mesmo depois de as células terem diferenciado e mudado a sua aparência, mantiveram a sua capacidade de evitar a deteção imunitária. Esta é uma descoberta crítica porque um transplante requer não apenas células estaminais, mas a capacidade de formar uma estrutura de tecido completa e saudável. Os investigadores confirmaram que estas células engenheiradas ainda podiam organizar-se numa camada corneana adequada e expressar os marcadores corretos para um olho saudável. Eles também observaram que, embora as células fossem altamente eficazes em evitar o sistema imunitário no laboratório, existem ainda outros fatores a considerar para um tratamento no mundo real, como a compatibilidade do grupo sanguíneo e o potencial para as células causarem outros problemas se crescerem descontroladamente.

Este trabalho representa uma prova de conceito, o que significa que demonstra que a ideia funciona num ambiente de laboratório controlado. Os investigadores demonstraram que é possível criar um fornecimento grande e consistente de células estaminais limbares que são geneticamente modificadas para serem seguras para qualquer paciente. Embora isto ainda não seja um tratamento disponível num hospital, estabelece as bases para um futuro onde um paciente com cegueira em ambos os olhos possa receber um transplante sem precisar de encontrar um dador compatível ou tomar drogas imunosupressoras perigosas. O caminho do laboratório para a clínica exigirá mais testes para garantir a segurança e eficácia a longo prazo, mas a capacidade de gerar estas células hipoímnes em escala oferece uma esperança genuína para uma solução universal para uma condição que atualmente deixa muitos sem cura.