Scaffolds biohíbridos de fibroína de seda y ácido hialurónico para la neuroprotección y reparación de la retina y del nervio óptico

Resumen

La retina es una estructura sensible a la luz, esencial para la visión. Brevemente, es una estructura en capas, formada por una red de neuronas; fotorreceptores, interneuronas y las células ganglionares de la retina (RGC). La fototransducción tiene lugar en los fotorreceptores, células polarizadas y altamente especializadas que convierten la luz en señales eléctricas. Están ubicadas en la parte externa de la retina, sobre una capa no neural, llamada epitelio pigmentario de la retina (RPE). El RPE es una capa celular altamente polarizada, estratégicamente ubicada entre los fotorreceptores y una matriz extracelular acelular de cinco capas, llamada membrana de Bruch. Debajo de esta membrana, encontramos el endotelio fenestrado de la coroides, encargado de suministrar oxígeno y nutrientes a la retina. Una vez los fotorreceptores convierten las ondas de luz en señales eléctricas, estas serán preprocesadas por un circuito neuronal complejo hasta que alcancen la última capa de la retina, la capa de las RGC. Desde aquí, los axones de las RGC salen del globo ocular a través del disco óptico, extendiéndose a lo largo de la vía visual hasta llegar al tálamo. Las patologías degenerativas oculares, como el glaucoma o la degeneración macular asociada a la edad, generan alteraciones estructurales y funcionales que provocan la muerte celular y la consecuente ceguera. Se estima que alrededor de 40 millones de personas en todo el mundo son ciegas debido a estas patologías, una cifra que aumentará considerablemente en los próximos 20 años debido al aumento de la esperanza de vida, con los consecuentes problemas económicos y sociales. En las primeras etapas de estas enfermedades, la administración de fármacos, moléculas y factores son las opciones terapéuticas predominantes en la actualidad. Sin embargo, solo sirven para tratar síntomas menores y / o ralentizar la progresión de la enfermedad, y en el caso de estadíos muy avanzados, ninguno de ellos puede tratar estas patologías. Por esta razón, se han realizado serios esfuerzos para desarrollar estrategias de tratamiento más efectivas: el implante de células madre que se utilizan como microfábricas que producen biomoléculas neuroprotectoras y neuroregenerativas in situ que se difunden en el tejido del huésped y rescatan las células en degeneración y la sustitución de células dañadas por trasplantes de células madre estableciendo nuevas interacciones y por tanto restaurando la visión. La presente Tesis desarrolla dos terapias celulares basadas en scaffolds biodegradables. Con tales scaffolds biohíbridos creamos un microambiente protector para superar las condiciones desfavorables del sistema nervioso central que causan una baja supervivencia celular, promovemos los procesos naturales de reparación celular espontánea y reparamos el tejido dañado. Para ello, primero describimos el diseño de un scaffold de ácido hialurónico (HA) biofuncionalizado. Creamos un nuevo modelo de sección completa de lesión del ON con conservación parcial de meninges. Analizamos el efecto que tiene la implantación del scaffold biohíbrido de HA sobre el nuevo modelo de lesión para determinar la supervivencia de las RGC. Por último, mostramos el diseño y la evidencia tanto in vitro como in vivo de la viabilidad de retinas externas biohíbridas construidas con biomateriales de fibroína de seda (SF) y varios tipos celulares: RPE, neuronas retinianas y células madre mesenquimales. Evaluamos y validamos los componentes biohíbridos tanto individualmente como una vez ensamblados como un sistema completo. A continuación, mejoramos las propiedades de los scaffolds de SF utilizados para obtener una mejor funcionalidad celular. Como conclusión, describimos dos scaffolds biohíbridos que permiten el establecimiento de dos procedimientos para la reparación y reconstrucción visual, crear la condición ideal que promueve la supervivencia y reparación de las células retinianas y el reemplazo del tejido dañado de la retina del huésped