El PhD Wei Liu estudia la retina y es experto en el desarrollo de organoides retinianos, minirretinas cultivadas a partir de células madre pluripotentes humanas. Cuando el Instituto Nacional del Ojo (NEI), perteneciente a los Institutos Nacionales de Salud, lanzó un concurso para desarrollar un organoide retiniano tridimensional, solo el Dr. Liu logró ganar las tres etapas del desafío.

“Wei es un científico innovador cuya investigación está conduciendo al desarrollo de ojos humanos funcionales en una placa de laboratorio”, afirmó el MD Roy Chuck, PhD, Chair de la Cátedra Paul Henkind de Oftalmología y Ciencias Visuales en Einstein y Montefiore. “Sus avances podrían posibilitar el uso de tejido cultivado en laboratorio para reemplazar retinas enfermas o dañadas, un logro con el potencial de ayudar a millones de personas en todo el mundo”.

Originario de Tianjin, China, el Dr. Liu obtuvo su PhD en biología molecular en el Instituto de Biofísica de la Academia China de Ciencias y posteriormente realizó una beca posdoctoral en el Hospital de Investigación Infantil St. Jude de Memphis, Tennessee. Se incorporó al profesorado de Einstein en 2010, donde es profesor asociado de oftalmología, ciencias visuales y genética .

¿Por qué elegiste estudiar la retina?

La retina me fascinó porque su biología es un área apasionante para la investigación básica y, además, tiene una gran importancia clínica para una visión saludable. Me interesa especialmente cómo se desarrolla la retina en el embrión y cómo los defectos en su desarrollo provocan enfermedades retinianas hereditarias. Dado que la retina forma parte del sistema nervioso central, una mejor comprensión de ella ayuda a descifrar la biología del cerebro.

¿Cuál considera usted que fue su primer gran hallazgo científico?

Mis primeros estudios revelaron la importancia del gen Six3 en el desarrollo embrionario del prosencéfalo, el cristalino y la retina. Las mutaciones en este gen causan graves defectos en el desarrollo del prosencéfalo y del ojo.

¿Sus estudios Six3 involucraron modelos animales?

Sí, para aprender más sobre la función de Six3, estudié ratones en los que se eliminó el gen Six3 .

¿Los embriones de ratón se parecen a los embriones humanos?

Sí, el desarrollo temprano del prosencéfalo y del ojo es muy similar en las dos especies.

¿Cuáles son las limitaciones del uso de ratones para estudiar la retina?

La más importante es que la retina del ratón carece de mácula y fóvea, características anatómicas exclusivas de la retina madura de los humanos y otros primates. La mácula es la parte pequeña pero importante de la retina que traduce la luz que entra en los ojos en señales eléctricas para el procesamiento de la información visual. La fóvea, una pequeña depresión dentro de la mácula, es especialmente rica en conos, que nos permiten ver el color y los detalles finos. [Véase la ilustración]. Debido a esta diferencia anatómica, los modelos murinos no suelen ser útiles para el estudio de enfermedades maculares como la degeneración macular asociada a la edad. Otras diferencias entre ratones y humanos se refieren a los tipos celulares y la expresión génica.

¿Es por eso que has añadido organoides a tus estudios?

Sí. Los organoides retinianos se derivan de células madre pluripotentes humanas, por lo que imitan la retina humana en estructura, tipos celulares y expresión génica durante el desarrollo. A medida que nuestra investigación ha avanzado, esta similitud continúa mejorando. Estos modelos de organoides están transformando profundamente los estudios de la retina humana.

Has escrito que tus métodos de fabricación de organoides son eficientes y escalables. ¿Qué significa eso?

Esto significa que ahora podemos generar organoides retinianos con menos manipulaciones manuales y en cantidades mucho mayores (miles a la vez), lo que los hace más rentables que las versiones anteriores.

Eres el único científico que ganó premios en los tres desafíos de organoides retinianos 3-D del Instituto Nacional del Ojo, en 2018, 2020 y 2022. ¿Qué reconocieron estos premios?

Durante ese lapso de tiempo, hemos desarrollado dos tipos nuevos y diferentes de organoides que mejoran la capacidad de replicar y estudiar la retina humana en el laboratorio.

Tengo la esperanza de que nuestro trabajo con organoides de retina pronto permitirá que los trasplantes de tejido ayuden a tratar enfermedades de la retina.

Wei Liu, Ph.D.

¿Podrías describir los dos organoides y cómo los estás utilizando?

Un tipo es un organoide retiniano tridimensional rico en conos. Lo utilizamos para estudiar dos aspectos: los mecanismos de diferenciación retiniana y las enfermedades retinianas hereditarias causadas por mutaciones recesivas en el gen CRB1 ; estas enfermedades incluyen la retinosis pigmentaria tipo 12 y la amaurosis congénita de Leber tipo 8. Queremos determinar la función del CRB1 en los tejidos retinianos humanos y cómo las mutaciones del CRB1 causan enfermedades retinianas.

El segundo tipo de organoide se denomina organoide telencéfalo-ojo CONCEPT. Contiene el telencéfalo [es decir, los hemisferios cerebrales] y tejidos oculares, incluyendo el tallo óptico, el disco óptico y la retina neural. El acrónimo CONCEPT significa zonas concéntricas de progenitores ectodérmicos anteriores. Lo fascinante de CONCEPT es que es el primer organoide retiniano que posee tejidos de disco óptico y tallo, que, en retinas fetales humanas y en nuestro organoide retiniano CONCEPT, proporcionan señales para el crecimiento axonal y la orientación de las células ganglionares de la retina (CGR).

La degeneración de las CGR y sus axones es la causa del glaucoma y otras enfermedades del nervio óptico. Ahora que hemos desarrollado un método de un solo paso para aislar las CGR de organoides humanos mediante un biomarcador de superficie celular identificado en nuestro estudio, podemos probar fármacos que podrían proteger las CGR y también explorar terapias de sustitución celular para tratar enfermedades relacionadas con las CGR, como el glaucoma.

¿Podrían utilizarse organoides para generar RGC y otras células de la retina para trasplantes?

Varios laboratorios están evaluando el beneficio terapéutico del trasplante de células retinianas derivadas de organoides. Para restaurar la visión, las células trasplantadas deben integrarse en la retina del huésped y formar conexiones adecuadas con el sistema visual existente, algo que aún no se ha demostrado de forma convincente. Sin embargo, tengo la esperanza de que nuestro trabajo con organoides retinianos pronto permitirá que los trasplantes de tejido ayuden en el tratamiento de enfermedades de la retina.