Los investigadores utilizan el análisis de secuencia de ARN de una sola célula para abordar el proceso de curación de la córnea

El aislamiento alrededor de los componentes de las células nerviosas en nuestras córneas tiene propiedades únicas, y se sabe poco sobre ellas. Pero el profesor de neurociencia de la Facultad de Medicina de la UConn, Royce Mohan, cree que su laboratorio está a punto de descubrir un camino hacia una mejor comprensión que, en última instancia, podría conducir a varios avances para preservar la visión. Aprender más sobre el entorno celular en la córnea, incluidas las que se conocen como células gliales que envuelven los axones de las células nerviosas, podría tener implicaciones para la curación después de cirugías y trasplantes de córnea, así como para la regeneración nerviosa, no solo en los ojos sino potencialmente en otros sistemas del cuerpo.
En un artículo publicado en el Journal of Neuroscience Research, la autora principal Paola Bargagna-Mohan, profesora asistente de neurociencia, detalla un método para caracterizar cada célula de la córnea utilizando un enfoque conocido como análisis de secuencia de ARN unicelular para responder preguntas sobre la córnea. proceso curativo. El estudio se realizó a través de una colaboración con Paul Robson, profesor asociado y director de biología unicelular en el Laboratorio Jackson de Medicina Genómica (JAX), que alberga instalaciones de vanguardia para este tipo de investigación. "Al entrar, sabíamos que habría desafíos", dice Bargagna-Mohan, quien recibió un premio del Programa de Excelencia en Investigación de UConn.
"Después de varios intentos, finalmente pudimos optimizar nuestro enfoque experimental para nuestra ventaja. Estaba extremadamente emocionado de obtener la financiación del Vicepresidente de Investigación de UConn en este momento crítico para impulsar este proyecto". Un material conocido como mielina aísla los axones de las fibras nerviosas y mejora la transmisión de impulsos entre las neuronas. Pero la naturaleza ha hecho de la córnea una excepción. La mielina en la córnea interferiría con la transmisión de luz. Por lo tanto, las células de Schwann corneales no mielinizantes, acertadamente llamadas así porque no producen mielina, están adaptadas para mantener la transparencia corneal, optimizando el enfoque de la luz en la retina, un elemento crucial de nuestra visión.
Esta clase de células gliales, más conocidas como células de Schwann, nunca antes se habían aislado y caracterizado ". Paola Bargagna-Mohan, autora principal del estudio y profesora asistente, Neurociencia, Universidad de Connecticut "Así que este es el primer gran paso que dimos para ayudar a este campo a avanzar en el intento de reparar los nervios de la córnea después de las cirugías, y también para comprender el dolor corneal". El análisis de la secuencia de ARN unicelular de Mohan Lab permite el acceso a estas células para estudiarlos en una medida sin precedentes.
"Todos los genes que se expresan en cada una de las células se pueden caracterizar", dice Mohan. "Pero no todas las células son iguales, incluso dentro de un determinado tipo de célula, las células nunca son iguales. Entonces, las células que están ubicadas en el lado periférico de la córnea podrían ser muy diferentes de las células en el medio de la córnea.
Y al caracterizarlas, podemos realmente interpretar esa información para saber qué genes se expresan en la esquina. del ojo versus el del medio del ojo ". Mohan, quien tiene la Cátedra John A. y Florence Mattern Solomon en Biología de la Visión e Investigación Ocular, dice que este método ya ha descubierto genes únicos que no se expresan en las células de Schwann de otros tejidos, lo que eventualmente puede resolver el misterio de cómo el Schwann corneal las células funcionan sin interferir con la transmisión de la luz.
Tiene una solicitud de subvención pendiente con el National Eye Institute para continuar su estudio de estas células únicas y su papel en la reparación nerviosa y la función sensorial. Cuando se trata de trasplantes de córnea, procedimientos relativamente comunes en todo el mundo que serían aún más comunes si hubiera suficientes córneas de donantes disponibles para satisfacer la demanda, uno de los riesgos asociados es que el receptor no necesariamente recupera la función sensorial completa del ojo. La hipersensibilidad de los nervios corneales a cuerpos extraños es un mecanismo evolutivo de prevención de lesiones.
"Si no obtiene la función sensorial, puede tocarse accidentalmente el ojo y lesionarse la córnea, y eso podría ser muy traumático para alguien que acaba de recibir un trasplante de córnea", dice Mohan, señalando que las córneas del donante generalmente se pueden conservar durante varios dias. "Estaríamos muy interesados ​​en saber cómo sobreviven las células de Schwann en el tejido del donante existente. ¿Hay algo que podamos hacer para mejorar su supervivencia a niveles aún más altos? ¿Y, además, después de que se realiza la operación?" La función sensorial también es una consideración para quienes se someten a queratomileusis in situ asistida por láser.
Comúnmente conocido como LASIK, es un procedimiento de corrección de la visión en el que se cortan los axones corneales y se lesionan las células de Schwann. "También tienen algunos efectos secundarios como sensación de ardor, sensación de arena y se desconoce el mecanismo molecular exacto de lo que lo causa y cómo ayudar a que el tejido sane mejor", dice Mohan. Otra afección que podría beneficiarse de una mejor comprensión del comportamiento de las células de Schwann es el ojo seco.
Si bien el ojo seco temporal es común, para algunas personas puede ser una afección crónica en la que los nervios corneales se sienten irritados. "La terapéutica se descubre sabiendo qué genes deben activarse o cuáles se han vuelto locos y necesitan ser sometidos", dice Mohan. "¿Qué hacen estos genes que están presentes en la célula de Schwann cuando la córnea está lesionada? Y a partir de ahí, hace la pregunta, ¿podría apoyar la curación de una lesión nerviosa activando un gen o inhibiendo algo que se haya estropeado?" Una mejor comprensión de los genes de las células de Schwann y las proteínas que codifican podría conducir, por ejemplo, a una gota tópica que podría ayudar a la cicatrización de heridas al inhibir estas proteínas objetivo.
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