Simple eye grown from stem cells

Embryonic stem cells from mice have been transformed into a rudimentary eye, raising hopes of growing parts of the human eye to investigate and treat blindness.

Ian Sample, science correspondent / S.Alcantara

Wednesday 6 April 2011 18.00

Time-lapse films of mouse embryonic stem cells spontaneously organising into a rudimentary eye (a fluorescent green stain reveals the location of retinal precursor tissue in the top sequence).

Scientists have used stem cells to grow a rudimentary eye in the laboratory in a landmark study that raises the prospect of creating tissues to treat blindness and tease apart how diseases can destroy eyesight.

The Japanese team is the first to make significant progress in turning embryonic stem cells into an organ as complex as the eye.

Writing in the journal Nature, the scientists describe how they used embryonic stem cells from mice to grow an "optic cup", a structure that forms the retina and contains the light-sensitive cells and neurons needed to see properly.

The work gives researchers hope for growing parts of the human eye to investigate the progression of devastating diseases that lead to blindness, and to screen for drugs that might slow or even reverse the conditions.

It also raises the more distant prospect of creating banks of healthy retina cells to transplant into patients whose vision has been damaged by illness or accidents.

"We hope that such transplantation may recover vision, at least to some partial extent, in patients who lost their eyesight," said Yoshiki Sasai, who led the study at the RIKEN Centre for Developmental Biology in Kobe, Japan.

Transplants of light-sensitive cells could be used to treat retinitis pigmentosa, a condition that leads to the degeneration of the retina in one in 3,500 people. Those affected experience a gradual loss of vision that often culminates in blindness.

"This is a step I never thought I would see," said Prof Robin Ali, a molecular geneticist at the UCL Institute of Ophthalmology in London. "This is the first time anyone has been able to make a complex structure from embryonic stem cells."

Remarkably, the rudimentary eye and the different types of cells it contained took shape spontaneously from a floating cluster of embryonic stem cells the scientists had cultured. The early-stage eye measured 2mm across, comparable in size to the eye of a newborn mouse.

The feat could be repeated with human cells within two years, Sasai told the Guardian.

In 2006, Ali showed that transplants of light-sensitive cells from newborn mice were successfully integrated into the retinas of adult mice, though his team has yet to publish results on whether the treatment boosted the animals' vision.

"One big challenge with our approach is where do you get your cells from? This work shows it might be possible to grow sheets of cells to use in transplants," Ali said.

Retina é produzida com células-tronco

Linhagem obtida de embrião de camundongo gera membrana ocular in vitro; estudo pode permitir transplantes do tecido no futuro

07 de abril de 201
Alexandre Gonçalves/S.Alcantara1 | 0h 00

Cientistas japoneses conseguiram produzir retinas sintéticas in vitro utilizando células-tronco embrionárias (CTEs) de camundongo. É a primeira vez que as CTEs dão origem a uma estrutura tão complexa em testes de laboratório. As células-tronco embrionárias podem, em tese, transformar-se em qualquer tecido do organismo. Por isso, são consideradas uma fonte promissora de terapias regenerativas.

Em no máximo dois anos, os autores do estudo, publicado na última edição da revista Nature, planejam adaptar a técnica para CTEs humanas e células de pluripotência induzida (iPS, na sigla em inglês). As iPS são células adultas reprogramadas para se comportar como CTEs.

Diversas doenças provocam a degeneração da retina e, como consequência, a cegueira. Os cientistas acreditam que células obtidas em sistemas in vitro poderão ser transplantadas em retinas doentes para restaurar o tecido danificado .

"É surpreendente", afirma Claudia Batista, neurocientista da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e especialista em células-tronco. Ela explica que os pesquisadores japoneses utilizaram uma subcolônia de CTEs já predisposta a se diferenciar em células neuronais que dariam origem à retina.

De fato, os autores do trabalho não precisaram de protocolos complexos para induzir a transformação das células-tronco no cálice óptico. Simplesmente, dispuseram-nas em meios de cultura que permitiam sua livre organização no espaço, aponta Lygia da Veiga Pereira, chefe do Laboratório Nacional de Células-Tronco Embrionárias (Lance), da USP. As células carregavam em si o dinamismo necessário para realizar a transformação. "O trabalho mostrou que não foram necessárias interações com tecidos adjacentes", afirma Lygia.

Debate. Segundo Yoshiki Sasai, do Centro Riken de Biologia do Desenvolvimento, em Kobe, no Japão, o grupo preferirá utilizar CTEs, em vez de iPS, em possíveis terapias de doenças da retina. "Há poucas chances de rejeição na retina", avalia o cientista japonês. "Por isso, consideramos mais apropriada a utilização de tecidos obtidos de CTEs."

Lygia considera sensata a escolha. Ela acredita que seria economicamente inviável utilizar iPS personalizadas para cada paciente. "O processo para induzir a pluripotência das células e garantir sua segurança é demorado, trabalhoso e caro", aponta. Ela se diz surpresa com a rapidez com que surgiram esperanças terapêuticas concretas. No ano passado, a empresa Geron anunciou o início dos testes clínicos de uma droga para tratar paraplegia baseada em CTEs.

Claudia afirma que os recentes avanços não alteram as objeções ao uso de CTEs. "Não há nenhum marco biológico que justifique um estatuto diferente para o embrião. O único marco é a fecundação. Depois dela, é o processo contínuo do desenvolvimento de uma pessoa." Ela advoga a necessidade de se esperar mais um pouco - e de se investir mais dinheiro - para que se estabeleçam técnicas que permitam a retirada de células-tronco embrionárias sem a destruição do embrião. "Já é possível, mas ainda não conseguimos garantir a segurança", pondera.