A perda do fator derivado do epitélio pigmentar da proteína (PEDF, na sigla em inlês), que protege as células de suporte da retina, pode provocar alterações relacionadas à idade na retina. Vale ressaltar que o PEDF é chamado de proteína “juventude” porque é abundante em retinas jovens, mas diminui conforme as pessoas envelhecem.
Essa é a conclusão de um novo estudo em camundongos realizado pelo National Eye Institute (NEI), dos Estados Unidos. O trabalho foi publicado recentemente no periódico International Journal of Molecular Sciences.
Em seguida, saiba como foi feita a pesquisa e como os resultados podem, no futuro, auxiliar na prevenção à Degeneração Macular Relacionada à Idade (DMRI) e outros problemas de envelhecimento do olho.
Envelhecimento do olho – Epitélio pigmentar da proteína (PEDF)
Se o epitélio pigmentar da retina (EPR) não puder fornecer componentes reciclados de pontas de segmentos externos mais antigos de volta aos fotorreceptores, essas células perdem a capacidade de fazer novos segmentos e, eventualmente, tornam-se incapazes de detectar a luz.
E, sem nutrientes fornecidos pelo EPR, os fotorreceptores morrem. Em pessoas com DMRI ou certos tipos de distrofias retinianas, o envelhecimento ou morte das células do EPR na retina leva à perda da visão.
Trabalhos anteriores mostraram que o PEDF protege as células da retina, evitando danos e crescimento anormal dos vasos sanguíneos na região.
As células RPE produzem e secretam a proteína PEDF. A proteína então se liga ao seu receptor, PEDF-R, que também é expresso pelas células RPE. A ligação do PEDF estimula o PEDF-R a quebrar as moléculas lipídicas, componentes-chave das membranas celulares que envolvem os segmentos externos dos fotorreceptores e outros compartimentos celulares. Esta etapa de decomposição é uma parte fundamental do processo de reciclagem do segmento externo.
E, embora os pesquisadores saibam que os níveis de PEDF caem na retina durante o processo de envelhecimento, não ficou claro se essa perda de PEDF estava causando ou apenas correlacionada com alterações relacionadas à idade na retina.
A pesquisa
Para examinar o papel retiniano do PEDF, os pesquisadores estudaram um modelo de camundongo que não possui o gene PEDF (Serpin1). Os pesquisadores examinaram a estrutura celular da retina, descobrindo que os núcleos das células do RPE estavam aumentados, o que pode indicar mudanças na forma como o DNA das células é empacotado.
As células RPE também ativaram quatro genes associados ao envelhecimento e senescência celular, e os níveis do receptor PEDF estavam significativamente abaixo do normal.
Finalmente, lipídios não processados e outros componentes do segmento externo do fotorreceptor se acumularam na camada RPE da retina. Alterações semelhantes na expressão gênica e defeitos no metabolismo do EPR são encontrados na retina envelhecida.
RPE de camundongos sem Serpin1 acumulam mais lipídios do que camundongos do tipo selvagem. Microscopia confocal de super-resolução de tecido RPE de camundongos de tipo selvagem (superior) e Serpin1 – nulo (inferior). Imagens detalhadas à direita são regiões ampliadas do tecido RPE visualizado à esquerda (área quadrada pontilhada). Os limites das células RPE são corados em vermelho e os lipídios acumulados são corados em verde. Crédito da imagem: Ivan Rebustini, NEI.
Os resultados
O estudo mostrou, pela primeira vez, que apenas a remoção do PEDF leva a uma série de alterações genéticas que imitam o envelhecimento na retina.
“Sempre nos perguntamos se a perda de PEDF era causada pelo envelhecimento ou estava causando o envelhecimento. Este estudo, especialmente com a clara ligação com o metabolismo lipídico alterado e a expressão gênica, indica que a perda é um fator de mudanças relacionadas ao envelhecimento na retina”, aponta o pesquisador Ivan Rebustini.
Revisado por Paulo Schor, médico oftalmologista, professor livre docente e diretor de inovação da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) e colaborador da Faculdade de Medicina do Hospital Albert Einstein.
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As terapias regenerativas para substituição dos fotorreceptores são uma abordagem promissora para o tratamento da cegueira incurável. Entretanto, ainda enfrentam obstáculos significativos, incluindo a necessidade de melhorar a via de injeção subretiniana e a taxa de sobrevivência a longo prazo das células transplantadas, além de promover a integração suficiente na retina do hospedeiro.
Mas, um novo estudo realizado em cães desenvolveu uma técnica em que as células sobreviveram nas retinas por meses e formaram conexões com as células existentes.
A pesquisa foi feita na Universidade da Pensilvânia, em parceria com a Universidade de Wisconsin-Madison e com o National Institutes of Health’s National Eye Institute (NEI), dos Estados Unidos. Os resultados foram publicados no periódico Stem Cell Reports.
Em seguida, saiba mais sobre o trabalho, os resultados e como os achados podem contribuir com o futuro da terapia celular na recuperação da visão.
A pesquisa
Como base da terapia celular, os cientistas utilizaram precursores derivados de células-tronco de fotorreceptores humanos desenvolvidos em laboratório, as chamadas “IPS CELLS”.
Depois, criaram uma nova abordagem cirúrgica para injetar as células, que receberam marcadores fluorescentes, nas retinas de sete cães com visão normal e três com uma forma de degeneração retiniana hereditária.
A escolha dos cachorros para o estudo é devido ao tamanho dos olhos parecido com humanos e por sofrerem naturalmente com a degeneração da retina. Dessa forma, foi possível otimizar um procedimento cirúrgico seguro e eficiente para fornecer doses de células que poderiam ser usadas em pacientes.
Os resultados
Os pesquisadores observaram que a incorporação de células foi significativamente melhor nos animais com degeneração da retina em comparação com aqueles com retinas normais.
Isso provavelmente porque os três animais estavam em estágio avançado da doença, o que deve ter tornado a barreira da retina mais permeável. Assim, as células conseguiriam se mover com mais facilidade para a camada correta da retina.
Como as células humanas transplantadas podiam ser interpretadas pelo sistema imunológico como entidades estranhas, os receptores receberam drogas imunossupressoras.
Desse modo, as células sobreviveram nas retinas por meses e começaram a formar conexões com as células retinianas existentes.
Agora, a próxima etapa será continuar otimizando a terapia e, em seguida, testar se há uma melhora na recuperação da visão dos receptores.
Revisado por Paulo Schor, médico oftalmologista, professor livre docente e diretor de inovação da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) e colaborador da Faculdade de Medicina do Hospital Albert Einstein.
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Imagine um dia, uma lente de contato que pode capturar e detectar exossomos, vesículas nanométricas encontradas em secreções corporais (como lágrimas, saliva e urina) que têm potencial para serem biomarcadores de diagnóstico de câncer?
Essa tecnologia PODERIA oferece uma plataforma potencial para pré-triagem do câncer e uma ferramenta de diagnóstico de suporte que é fácil, rápida, sensível, econômica e não invasiva.
Em seguida, entenda mais sobre a nova lente de contato e câncer, os resultados da pesquisa e quais serão os próximos passos.
A pesquisa
A maioria dos exossomos é formada por células e secretada em fluidos corporais como plasma, saliva, urina e lágrimas. Eles podem transportar diferentes biomoléculas entre as células e possuem uma grande quantidade de proteínas na superfície, sendo que algumas aumentam na presença de câncer, infecções virais ou lesões.
Além disso, exossomos derivados de tumores podem influenciar fortemente a regulação, progressão e metástase do tumor. Entretanto, é difícil isolá-los em quantidade e pureza suficientes para diagnóstico de câncer e previsão de prognóstico/tratamento. Isso porque os métodos atuais envolvem processos longos e equipamentos caros e grandes.
Para contornar esses empecilhos, os pesquisadores desenvolveram um material que pode ser utilizado em lentes de contato, denominado ABSM-CL, para capturar exossomos de lágrimas, fonte mais limpa em relação aos outros tipos de secreções corporais.
Ao fabricar as microcâmaras para o material dessas potenciais lentes, a equipe usou uma abordagem de corte e gravação a laser, além disso, introduziram um método que modificou quimicamente as superfícies da microcâmara para ativá-las na ligação de anticorpos. Esse método foi usado no lugar de abordagens padrão, como materiais metálicos ou de nanocarbono.
Em seguida, os cientistas otimizaram os procedimentos para ligar um anticorpo de captura às microcâmaras ABSM-CL e um anticorpo de detecção diferente (controle positivo) em nanopartículas de ouro. Ambos os anticorpos são específicos para dois marcadores de superfície diferentes encontrados em todos os exossomos e em secreções de paciente com câncer.
Os resultados
Em um experimento de validação inicial, a configuração foi testada contra exossomos secretados em sobrenadantes de dez diferentes linhas de células de tecido e câncer.
A capacidade de capturar e detectar exossomos foi validada pelos deslocamentos espectroscópicos observados em todas as amostras de teste. Resultados semelhantes foram obtidos quando o ABSM-CL foi testado contra dez amostras de lágrimas diferentes coletadas de voluntários.
Em experimentos finais, os exossomos em sobrenadantes coletados de três linhagens celulares diferentes com diferentes expressões de marcadores de superfície foram testados contra o ABSM-CL, juntamente com diferentes combinações de anticorpos de detecção específicos de marcadores.
Os padrões resultantes de detecção e não detecção de exossomos das três linhagens celulares diferentes foram os esperados, validando assim a capacidade do ABSM-CL de capturar e detectar com precisão exossomos com diferentes marcadores de superfície.
“A metodologia que nossa equipe desenvolveu aumenta muito a capacidade de explorar essa rica fonte de marcadores e biomoléculas que podem ser direcionadas para diversas aplicações biomédicas”, disse o CEO da Tibi, Ali Khademhosseini, em comunicado.
“Com esses resultados, uma lente de contato promete ser a próxima geração de lentes de contato inteligentes com uma plataforma de monitorização fácil de usar, rápida e não invasiva de pré-triagem de câncer e diagnóstico de suporte”, afirmaram os autores do estudo em comunicado.
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Atualmente, estima-se que 1,5 milhão de pessoas percam a visão em todo o mundo, por ano, devido às lesões e doenças na córnea. Desse modo, os problemas nesta membrana são a terceira maior causa global de deficiência visual, ficando atrás somente da catarata e do glaucoma.
Mas, este cenário pode mudar. Um estudo brasileiro desenvolveu uma nova ceratoprótese que utiliza as próprias córneas dos receptores como suporte, algo inédito na área. Chamado de “KPro do Brasil (KoBra)”, o dispositivo é feito de titânio, impresso em 3D e tem baixo custo. O trabalho foi divulgado recentemente no periódico Translational Vision Science & Technology.
Em seguida, saiba mais sobre o KoBra, os resultados dos estudos clínicos em animais, os próximos passos e como a nova ceratoprótese pode mudar, no futuro, a realidade de milhões de pessoas que aguardam o transplante de córnea para voltar a enxergar.
KoBra
Pesquisadores da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) criaram uma nova ceratoprótese nomeada como “KPro do Brasil (KoBra)”. O dispositivo consiste em uma haste central óptica de duas peças feita de polimetilmetacrilato (PMMA), que possui um flange anterior em forma de cogumelo anexado e uma placa posterior fabricada com titânio impresso em 3D.
A placa traseira fixa o KPro à própria córnea do destinatário como suporte de prótese. Os pesquisadores utilizaram impressão 3D de sinterização direta a laser de metal e pós de titânio (Ti-6Al-4V – Extra Low Intersticial) com morfologia esférica e tamanho de partícula controlado, com parâmetros de processamento de velocidade de processamento para preparar as placas traseiras.
Projeto e dimensões da KoBra: haste frontal em forma de cogumelo (componente óptico; esquerda) em PMMA; placa traseira de titânio de 7,5 mm de diâmetro (direita) com três orifícios e fenda para travamento da placa traseira ao componente óptico.
Atualmente, o PMMA é o material mais utilizado para a porção óptica central do KPro porque é biologicamente inerte, transparente, fácil de fabricar e acomoda uma ampla gama de potências ópticas.
Já o titânio e suas ligas podem ser processados por soldagem a laser usando a fabricação de pó pulverizado em impressão tridimensional (3D). Este método tem vantagens que incluem flexibilidade de projeto, excelente biocompatibilidade, custos de processamento reduzidos, menor desperdício, melhor eficiência energética e oportunidade de fabricar com mais facilidade implantes complexos ou personalizados. Por exemplo, a impressora 3D de pó de titânio pode economizar até 40% nos custos de produção.
Usando esta tecnologia, as características da superfície do produto podem ser controladas para criar a máxima porosidade e rugosidade ideal, o que pode aumentar a integração tecidual e evitar falhas de implantação. Esse processo ocorre fornecendo espaços para células, tecido vascular e até mesmo crescimento interno do tecido ósseo para formar intertravamento mecânico.
A pesquisa
O KoBra foi implantado em 14 córneas queimadas por álcali de 14 coelhos usando um enxerto de córnea autólogo de espessura total como portador da ceratoprótese. Os animais foram examinados semanalmente por doze meses para avaliar retenção e complicações pós-operatórias, como fusão, vazamento aquoso, formação de membrana retroprotética (RPM), endoftalmite, ceratite infecciosa, descolamento de retina e vitreorretinopatia proliferativa.
No final desse período, foram realizadas tomografia de coerência óptica do segmento anterior e microscopia eletrônica de varredura para avaliar a relação entre o KoBra e o enxerto portador.
Os resultados
Todas as cirurgias foram realizadas sem intercorrências intraoperatórias e o pós-operatório imediato transcorreu sem intercorrências. Em doze coelhos (85,7%), o KoBra implantado integrou-se aos olhos operados e manteve a ótica clara sem extrusão ou complicações adicionais ao longo de doze meses.
Já dois olhos apresentaram complicações pós-operatórias tardias que evoluíram para extrusão do dispositivo: um com suposta ceratite infecciosa e o outro com necrose estromal estéril. A tomografia demonstrou a correta relação da ceratoprótese e enxerto portador em todos os animais restantes no acompanhamento final. Os resultados da microscopia indicaram integração da estrutura porosa da placa traseira ao tecido circundante.
Próximos passos
A análise clínica e ultraestrutural do KoBra demonstrou resultados promissores para estudos clínicos em humanos, que será o próximo passo da pesquisa. O procedimento é relativamente seguro, eficaz e econômico. “Além disso, tem dois grandes diferenciais: utiliza a própria córnea do paciente e é feito em titânio impresso em 3D, material com melhor biocompatibilidade. Essas características podem aumentar as chances de retenção do KoBra”, ressalta o líder da pesquisa, Otávio de Azevedo Magalhães.
Como não requer uma córnea doada, a nova ceratoprótese pode ser um recurso importante para a economia subjacente no mundo em desenvolvimento e a escassez de enxertos. Além disso, ser mais acessível e ajustável, se adequando a várias espessuras de lesões corneanas, pode estimular a implantação dos dispositivos artificiais.
“Outro ponto importante é que nem todos os casos de cegueira corneana têm resolução com o transplante de córnea, pois há quadros de alto risco de rejeição, vascularização extrema e até de completa rejeição”, ressalta Magalhães.
Fonte: Titanium Powder 3D-Printing Technology for a Novel Keratoprosthesis in Alkali-Burned Rabbits. Autores: Otávio de Azevedo Magalhães, Rafael Jorge Alves de Alcântara, José Álvaro Pereira Gomes, Jarbas Caiado de Castro Neto e Paulo Schor.
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Agora, uma pesquisa dos Estados Unidos, em parceria com a Coreia do Sul, desenvolveu um tipo de lente de contato com nanoagulhas que podem melhorar a aplicação de medicamentos para o tratamento de doenças oculares.
Vale ressaltar que a córnea é muito sensível a colírios anestésicos e essa lente poderá ser utilizada sem incômodo até se dissolver sozinha. O artigo foi publicado recentemente na revista Science Advances.
Em seguida, entenda como ocorreu o estudo, os resultados e como a nova lente pode ajudar, no futuro, pacientes com outros problemas nos olhos.
A pesquisa
Os pesquisadores da Purdue University e da University of Michigan, dos EUA, e da Hanyang University, Hongik University e do Kumoh National Institute of Technology, da Coreia do Sul, desenvolveram nanoagulhas que liberam medicamentos nos olhos e, em seguida, se degradam. E, para não causar dor ou desconforto, os cientistas as tornaram 10 vezes menor e mais fina do que as tradicionais.
Para colocá-las no olho, foi necessário prendê-las a uma lente de contato que se dissolvia logo após a aplicação. O modelo é solúvel em lágrimas e pode se ajustar a diversos tamanhos de córnea. A dissolução ocorre rapidamente, em um minuto, enquanto libera os remédios anti-inflamatórios.
Os resultados
A lente foi testada em coelhos com neovascularização da córnea e apresentou uma redução quase completa do problema em 28 dias.
Agora, os estudos continuam para que a terapia baseada em nanoagulhas possa ser usada para tratar pacientes humanos. Para isso, precisará ser testada tanto em eficácia quanto em segurança. Além disso, os cientistas precisam criar um meio para armazenar a lente de contato.
Revisado por Paulo Schor, médico oftalmologista, professor livre docente e diretor de inovação da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) e colaborador da Faculdade de Medicina do Hospital Albert Einstein.
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Um estudo da University College London (UCL), de Londres, conseguiu restaurar parcialmente a função dos cones (uma das células da retina) de dois jovens que nasceram com acromatopsia. Para isso, os pesquisadores utilizaram terapia genética.
A acromatopsia é uma alteração genética que afeta um dos cones da retina, um dos tipos de células fotorreceptores dos olhos. As pessoas com essa doença só conseguem enxergar preto e branco, pois somente a função do segundo tipo de célula (bastonetes) está presente. Além disso, também possuem visão borrada e fotofobia.
A pesquisa, publicada na revista Brain, aumenta a esperança de que a terapia esteja reativando com sucesso as conexões de comunicação há muito adormecidas do cérebro e da retina, utilizando a natureza plástica do desenvolvimento do cérebro adolescente.
Em seguida, saiba como o estudo foi feito e como os resultados podem, no futuro, permitir que esses jovens enxerguem as cores além do preto e branco.
A pesquisa
Os cientistas selecionaram quatro jovens de 10 a 15 anos com acromatopsia para tentar rever os cone adormecidos porque, embora muitas deles ainda estejam presentes, não enviam sinais ao cérebro.
Os voluntários foram tratados com terapia genética em um olho, permitindo que os médicos comparassem a eficácia do tratamento com o olho não tratado. Foi feita uma injeção inserindo vetores com os modificadores gênicos dentro dos olhos dos pacientes.
Os jovens foram separados em dois ensaios para verificar genes diferentes. Os pesquisadores separaram os sinais de cone pós-tratamento emergentes de sinais pré-existentes utilizando ressonância magnética funcional. Isso permitiu que eles vinculassem diretamente quaisquer alterações na função visual após o tratamento para o sistema de fotorreceptores de cone alvo.
Eles empregaram uma técnica de “substituição silenciosa” usando pares de luzes para estimular seletivamente cones ou bastonetes. Os cientistas também tiveram que adaptar seus métodos para acomodar o nistagmo (oscilações oculares involuntárias), outro sinal de pacientes com esse tipo de acromatopsia. Os resultados também foram comparados com testes realizados em nove pacientes não tratados e 28 voluntários com visão saudável.
Os resultados
De seis a quatorze meses após o tratamento, dois jovens apresentaram evidências convincentes de sinais mediados por cones originados do olho tratado no córtex visual do cérebro. Antes do tratamento, os pacientes não apresentavam evidências de função do cone em nenhum dos testes. Após a terapia, suas medidas coincidiram com as dos participantes do estudo que tinham visão normal.
Um teste psicofísico da função do cone, que mede a capacidade dos olhos de diferenciar entre vários níveis de contraste, também foi realizado pelos participantes da pesquisa. Isso mostrou que havia uma diferença na visão originada nos cones nos olhos tratados nos mesmos dois jovens.
Os pesquisadores não conseguiram estabelecer se o tratamento foi ineficaz nos outros dois voluntários, se houve efeitos do tratamento que seus testes podem não ter detectado ou se os efeitos estão atrasados.
“Nosso estudo é o primeiro a confirmar diretamente que a terapia genética oferecida a crianças e adolescentes pode ativar com sucesso as vias dos fotorreceptores de cone adormecidos e evocar sinais visuais até então ausentes”, disse a autora principal do estudo em comunicado, dra. Tessa Dekker.
O coautor principal, dr. Michel Michaelides, completa. “Testamos se fornecer terapia genética no início da vida pode ser mais eficaz, já que os circuitos neurais ainda estão em desenvolvimento. Nossas descobertas demonstram plasticidade neural sem precedentes, oferecendo esperança de que os tratamentos possam habilitar funções visuais usando vias de sinalização que estão inativas há anos”, explica.
Revisado por Paulo Schor, médico oftalmologista, professor livre docente e diretor de inovação da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) e colaborador da Faculdade de Medicina do Hospital Albert Einstein.
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