Ripopolamento delle cellule gangliari retiniche per il ripristino della vista nella neuropatia ottica: una tabella di marcia del consorzio RReSTORe

Punti principali e risultati:

Nell’atrofia ottica le cellule morte sono le cellule gangliari retiniche (RGC), le cellule nervose le cui lunghe fibre formano il nervo ottico. Ripristinare la vista perduta significherebbe sostituire queste cellule e far crescere alle nuove cellule una fibra fino al cervello. Questo articolo di 46 pagine è la dichiarazione di consenso del consorzio RReSTORe, più di 200 ricercatori in tutto il mondo che lavorano su questo problema. L’articolo non riporta alcuno studio né pazienti. È una revisione e una tabella di marcia della ricerca basate quasi interamente su lavori di laboratorio e su animali.

L’articolo riflette la valutazione dei ricercatori più impegnati nella rigenerazione del nervo ottico. Ritengono che “possa essere fattibile”. Affermano inoltre che il settore deve “ancora sviluppare una cura definitiva” per la perdita della vista dovuta a neuropatia ottica “o anche un trattamento neuroprotettivo che rallenti in modo sostanziale la progressione della malattia”, che meno dell’1% delle cellule gangliari trapiantate sopravvive attualmente negli animali e che nessuno ha ancora dimostrato che cellule trapiantate ricolleghino un occhio al cervello. La tabella di marcia riguarda cellule gangliari ottenute da cellule staminali pluripotenti o convertite a partire dalle cellule di supporto proprie della retina. Non tratta le cellule staminali mesenchimali.

Obiettivo:

Individuare le domande aperte più urgenti che separano gli attuali risultati di laboratorio da un trattamento che sostituisca le cellule gangliari retiniche nel glaucoma e in altre neuropatie ottiche, e proporre esperimenti per rispondervi.

Metodi:

Da gennaio ad aprile 2022 i membri del consorzio hanno partecipato a un processo virtuale di costruzione del consenso, poi si sono incontrati per un workshop di una giornata a Denver, Colorado, il 29 aprile 2022 in cinque gruppi di discussione paralleli: sviluppo e differenziazione delle RGC; metodi e modelli di trapianto; sopravvivenza, maturazione e interazioni con l’ospite delle RGC; cablaggio interno della retina; connettività tra occhio e cervello. L’articolo riassume ciascun gruppo e termina con una tabella di obiettivi di ricerca. L’articolo rappresenta il consenso di esperti. Non ha un protocollo di ricerca né una valutazione delle evidenze e quindi non è una revisione sistematica.

Risultati:

1. Produrre le cellule: Oggi è possibile produrre su larga scala cellule simili alle RGC a partire da cellule staminali embrionali o pluripotenti indotte, ciò che gli autori considerano un risultato chiave dell’ultimo decennio. Restano aperti diversi problemi. Le cellule prodotte in laboratorio sono immature, le RGC negli organoidi retinici muoiono con il tempo e più dell’86% delle RGC umane è del tipo “midget” necessario per la vista nitida, per il quale non esiste un protocollo di produzione. Nessuno sa quali dei circa 18 sottotipi di RGC umane debbano essere sostituiti per ottenere una vista utile. Una seconda strada, la conversione delle cellule gliali di Müller proprie della retina in neuroni, ha prodotto cellule simili alle RGC in topi adulti con lesioni, ma non è stata dimostrata alcuna crescita di fibre nel nervo ottico.

2. Portarle nell’occhio: Il consorzio riporta le seguenti cifre e i seguenti ostacoli.

• La sopravvivenza delle RGC primarie trapiantate è intorno all’1%. Per le cellule umane inserite in occhi di primati è in genere inferiore all’1%.
• Iniettare più cellule non migliora la sopravvivenza. In uno studio sui ratti sono sopravvissute più cellule del donatore dopo l’iniezione di 40.000 che dopo quella di 60.000. Le ragioni proposte sono l’aggregazione, lo stress da taglio nell’ago, la competizione per i nutrienti e una reazione immunitaria più forte.
• La maggior parte degli studi segue gli animali fino a 3 mesi.
• La membrana limitante interna, il sottile strato che riveste la retina, blocca fisicamente le cellule iniettate. Gli enzimi che la dissolvono sono utili nei roditori ma possono infiammare la retina, e la rimozione chirurgica è l’opzione più facilmente trasferibile.
• L’iniezione di cellule sciolte nel vitreo ha funzionato solo nei roditori, i cui occhi hanno un cristallino grande e una cavità vitreale stretta. Negli occhi più grandi le cellule rischiano di rimanere intrappolate lontano dalla retina e di aggregarsi, perciò probabilmente servirà un supporto posizionato sulla superficie della retina dopo la vitrectomia.
• I roditori di laboratorio tipici hanno da 2 a 6 mesi, equivalenti a una persona di 20 o 30 anni, mentre la maggior parte dei pazienti è anziana, con malattia avanzata, cicatrici e infiammazione cronica.
• “Non è possibile inserire un ago nell’occhio senza causare un po’ di infiammazione”, perciò probabilmente servirà un regime antinfiammatorio. Le cellule del donatore rischiano il rigetto, a meno che non siano del paziente stesso, e devono avere una capacità limitata di moltiplicarsi per evitare tumori.

3. Tenerle in vita: Il vitreo è povero di ossigeno e le RGC dipendono molto dall’energia mitocondriale. Tra le idee allo studio ci sono la nicotinamide (vitamina B3) e il piruvato, che di per sé hanno dato miglioramenti a breve termine della funzione visiva nei pazienti con glaucoma. Altre sono il precondizionamento ipossico, il blocco delle vie di morte cellulare (un siRNA contro la caspasi-2 è già in studi clinici per le neuropatie ottiche) e il mascheramento del segnale “eat-me” che induce la microglia a inglobare le cellule del donatore. Un’osservazione collaterale è stata che, una settimana dopo il trapianto di RGC derivate da cellule staminali, sopravvivevano più RGC proprie dell’ospite a uno schiacciamento del nervo ottico, forse grazie a vescicole extracellulari trasferite.

4. Collegarsi alla retina: Le nuove RGC devono connettersi con le cellule bipolari e amacrine. Queste cellule partner sono relativamente risparmiate nella neuropatia ottica, perciò i circuiti a cui collegarsi dovrebbero essere ancora presenti. In pratica poche cellule del donatore raggiungono lo strato delle cellule gangliari e ancora meno formano circuiti.

5. Raggiungere il cervello: Negli ultimi 15 anni, la manipolazione di vie come PTEN/mTOR e SOCS3 ha fatto ricrescere fibre su lunghe distanze a RGC lesionate nei roditori. Gli autori sperano che lo stesso si possa fare nelle cellule trapiantate. Restano diversi ostacoli. La lamina cribrosa, un setaccio di collagene a livello della testa del nervo, è assente nei roditori e il suo effetto sulla ricrescita è praticamente non studiato. Gli altri sono l’orientamento al chiasma ottico, la ricostruzione di una mappa ordinata nel cervello, le fibre ricresciute prive di mielina e i centri di relè visivi del cervello, che si riducono e perdono cellule entro 90 giorni dalla perdita del loro input.

Conclusioni:

Il consorzio scrive che le sue discussioni “hanno prodotto più domande che risposte”. Chiede lavori su animali di grandi dimensioni (maiali, gatti, tupaie, primati), su modelli di malattia in animali anziani e in stadio avanzato, e imaging in grado di seguire singole cellule in occhi viventi.

Gli autori si aspettano che, per stabilire la sicurezza, i primi pazienti di qualsiasi studio siano quelli con malattia avanzata e perdita della vista da grave a completa. Si aspettano la migliore possibilità di beneficio nelle persone con una perdita recente e acuta, e indicano come primi candidati il glioma delle vie ottiche nella neurofibromatosi di tipo 1 o la neuropatia ottica ischemica acuta. Propongono obiettivi iniziali modesti. Ripristinare anche solo la percezione di base della luce attraverso un tipo di RGC (le cellule intrinsecamente fotosensibili) potrebbe riequilibrare il ciclo sonno-veglia alterato, frequente nelle persone completamente cieche.

Informazioni di contesto:

Per le persone con atrofia ottica oggi non esiste in nessun luogo una terapia che sostituisca le cellule gangliari retiniche perdute o faccia ricrescere un nervo ottico umano. La tabella di marcia, scritta nel 2023, parla del primo trapianto di RGC nell’uomo solo come di qualcosa che deve ancora avvenire e non menziona le cellule staminali mesenchimali. L’obiettivo realistico di qualsiasi trattamento cellulare attuale, comprese le MSC, è sostenere, attraverso fattori secreti, le cellule sopravvissute che funzionano male. Questo effetto non è stato confermato in studi controllati per la neuropatia ottica.

La tempistica ricorre in tutto l’articolo. Nel modello di schiacciamento nel topo quasi il 90% delle RGC muore entro tre settimane e i bersagli nel cervello iniziano ben presto a deperire. Secondo il consorzio, qualsiasi approccio rigenerativo ha più probabilità di funzionare precocemente, e l’atrofia di lunga data, la situazione in cui si trova la maggior parte dei pazienti che cercano un trattamento, sarà il caso più difficile.