El trasplante de tejido corneal mediante bioingeniería restaura la visión en el queratocono avanzado

En un estudio reciente publicado en biotecnología de la naturalezaInvestigadores bioingeniería tejido corneal para restaurar la visión mínimamente invasiva.

estancia: Tejido corneal de bioingeniería para la restauración de la visión mínimamente invasiva en queratocono avanzado en dos grupos clínicos. Haber de imagen: Garna Zarina/Shutterstock

El deterioro de la función refractiva y la pérdida de transparencia de la córnea son las principales causas de ceguera en todo el mundo. Aunque se puede tratar con un trasplante de córnea, se estima que 12,7 millones de personas están esperando donantes, con una córnea disponible por cada 70 requeridas. La mayoría de las personas no pueden acceder a un trasplante de córnea debido a la falta de infraestructura. Como tal, los esfuerzos de investigación se han centrado en la bioingeniería del tejido corneal para el trasplante.

El queratocono, una enfermedad caracterizada por adelgazamiento del estroma, sigue siendo la principal indicación para el trasplante de córnea en muchas regiones, incluidas Australia y Europa. El queratocono es progresivo y su etiología compleja es poco conocida. En etapas avanzadas de queratocono, se requiere un trasplante para prevenir la ceguera mediante la realización de una queratoplastia lamelar anterior profunda (DALK) o una queratoplastia penetrante (PK).

Sin embargo, estas técnicas corren el riesgo de rechazo del injerto, donantes limitados, complicaciones postoperatorias, riesgo de vasodilatación e infección corneal, y la necesidad de inmunosupresión y seguimiento a largo plazo. Aunque se han introducido varias técnicas (parcialmente) menos invasivas para abordar estas preocupaciones, todavía están en desarrollo y dependen de la disponibilidad de donantes y de la infraestructura del banco de tejidos.

Estudio y resultados

En este estudio, los investigadores diseñaron mediante bioingeniería un trasplante libre de células como alternativa al estroma corneal humano utilizando colágeno de grado médico de piel de cerdo y describen una cirugía mínimamente invasiva para trasplantarlo. Debido a que el colágeno puro es suave y propenso a la hidrólisis, el colágeno ha sido sometido a enlaces químicos y fotoquímicos para generar un hidrogel transparente denominado estructura porcina de doble enlace bioingeniería (BPCDX).

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BPCDX se sintetizó a partir de colágeno porcino tipo I bajo condiciones y protocolos que cumplen con las Buenas Prácticas de Manufactura (GMP). No había células o sustancias biológicas viables en BPCDX. Los enlaces cruzados se enjuagaron durante la fabricación para crear un hidrogel transparente y natural. BPCDX tenía una transmisión de luz visible similar a la de la córnea humana, con propiedades mecánicas mejoradas de los biocompuestos anteriores.

Se ensayó la degradación de BPCDX, córnea humana y BPC monoentrecruzado por colagenasa. La lisis del cincuenta por ciento requirió 18 horas para BPC, 24 horas para BPCDX y 45 horas para tejido humano. La biocompatibilidad de BPCDX se evaluó cultivando células epiteliales corneales humanas en la superficie de BPCDX. Dieciséis días después, se detectaron células adherentes vivas con morfología normal en la superficie de BPCDX a una densidad más alta que los controles, lo que indica biocompatibilidad.

Un laboratorio independiente certificado por Buenas Prácticas de Laboratorio (GLP) ha probado la bioseguridad de BPCDX. BPCDX no fue irritante, no tóxico, no citotóxico, no pirogénico, no genotóxico, insensible y bien tolerado. La estabilidad de vida útil en tiempo real se probó almacenando BPCDX durante 24 meses a 7 °C, y la estabilidad de vida útil acelerada se evaluó incubando BPCDX a 28 °C durante seis meses.

El ensayo de estabilidad en tiempo real reveló que después de 24 meses, BPCDX mantuvo la resistencia enzimática, la transparencia, el contenido de agua y las propiedades mecánicas en comparación con los controles no antiguos, lo que indica al menos 2 años de vida útil estable.

Los autores no observaron infección posoperatoria, absceso en la herida ni complicaciones relacionadas con la sutura en ratas Wistar después de que se implantara BPCDX por vía subcutánea debajo del lado dorsal. A continuación, 10 pequeños portadores de Goettingen se sometieron a una queratoplastia láser de intraestroma (FLISK) para eliminar el tejido estromal original (250 μm de espesor y 7 mm de diámetro) en un ojo, lo que resultó en un estroma corneal delgado recurrente como en el queratocono.

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Luego, el tejido original eliminado se reemplazó en cinco minipigs (controles de injerto automático) y se insertó BPCDX (280 μm de espesor y 7 mm de ancho) en los minipigs restantes. Seis meses después, la córnea central del ojo era transparente en cuatro controles de autoinjerto y en todos los receptores de BPCDX. El grosor corneal central fue de 657 µm antes de la cirugía y de 650 µm después de la cirugía con BPCDX.

La microscopía y la tomografía de coherencia óptica indicaron adelgazamiento parcial y menos transparencia en la región del corte de acceso con suturas en los controles y receptores BPCDX. Debido al aflojamiento parcial y la opacidad causada por la sutura de las piezas de acceso en minipigs, el equipo usó una aplicación FLISK sin hilos con piezas de acceso más pequeñas en personas en un estudio piloto para reducir las complicaciones.

En humanos con queratocono avanzado sin cicatrices, no se eliminó el tejido corneal original. Solo se introdujo BPCDX, que facilitó la cirugía en un solo corte lamelar y corte de acceso. Se obtuvieron aprobaciones éticas en India e Irán para el estudio piloto del trasplante de BPCDX. Se implantó BPCDX en un bolsillo dentro del estroma que se diseccionó con láser en 20 sujetos sin eliminar el tejido original.

La biomicroscopia con lámpara de hendidura, la paquimetría OCT y la OCT de campo de Fourier (FD-OCT) confirmaron el locus BPCDX. Se siguió la medicación durante ocho semanas después de la cirugía. No se observaron complicaciones durante la operación. No se observó dislocación/extrusión de BPCDX ni suavidad/cicatrización en el área del corte de acceso.

Dos años después de la cirugía, la transparencia corneal fue máxima (4+) en todos los sujetos, sin angiogénesis, inflamación, rechazo u otros eventos adversos. En el grupo indio, el equipo encontró una neblina transitoria en cinco sujetos durante la primera semana después de la cirugía, lo que redujo la puntuación de transparencia a 3+. La transparencia aumentó a 4+ después de la primera semana de seguimiento después de la cirugía y se mantuvo estable.

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Las imágenes de OCT revelaron una dispersión de luz similar en la córnea original y BPCDX. La presión intraocular, medida en sujetos indios, aumentó ligeramente y no requirió medicación. El grosor de la córnea central aumentó en varios cientos de micrones en todos los sujetos y persistió después de 2 años. Todos los sujetos que eran intolerantes a las lentes de contacto antes de la cirugía toleraron las lentes de contacto durante un período prolongado después de 24 meses.

Once personas del regimiento iraní y todos los indios lograron avances significativos en la agudeza visual. El límite final corregido fue 20/58 para los sujetos de la cohorte iraní y 20/26 observados para los de la cohorte india. De las 14 personas que eran legalmente ciegas antes de la cirugía, ninguna quedó ciega del ojo que se sometió a la cirugía después de la cirugía.

Conclusiones

En resumen, los autores demostraron que la implantación intraestroma de BPCDX libre de células era segura y factible para revertir el engrosamiento/malformación corneal patológica en etapas avanzadas del queratocono. Las ganancias visuales observadas en el estudio fueron equivalentes a los resultados históricos de los trasplantes de córnea penetrante estándar.

Los resultados indicaron que la agudeza final después del trasplante de BPCDX podría superar los resultados de PK o DALK; Sin embargo, se necesitan más estudios clínicos para probar esta afirmación. En general, la seguridad, la eficacia y los beneficios potenciales relacionados con el riesgo de efectos adversos son prometedores y alientan la necesidad de realizar más estudios controlados aleatorios.

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