Exogenous expression of chemokine receptors improves mouse mesenchymal stem cell migration towards the degenerating retina

Abstract

Retinopathies are a heterogeneous group of conditions that inevitably lead to vision incapacitation and blindness. Currently, they are incurable. Cell therapy has been proposed as a potential solution, but further development and optimization are required. In particular, this study addresses the problem of inadequate migration and integration of transplanted cells into the host tissue. In fact, the majority of the cells transplanted in the eye are unable to reach the injury site, where they are most needed. Hence, we hypothesize that improving cells’ migratory ability could appreciably enhance the therapeutic outcome of transplantation-based strategies.

After identifying the chemokines that are most upregulated during retinal degeneration, we have over-expressed the corresponding receptors on mouse mesenchymal stem cells. Overall, we found that combined exogenous expression of two specific chemokine receptors significantly improves both ex vivo and in vivo migration of mouse mesenchymal stem cells.

The strategy explored in this study provides a way to generate ad hoc engineered stem cells with an increased responsiveness to retina-specific signals. Ultimately, our findings could be integrated with alternative optimization strategies to make stem cell therapy in the eye a feasible and realistic option for the treatment of retinopathies, and for the achievement of visual restoration.

Las retinopatías representan un grupo heterogéneo de enfermedades que causan, de forma inevitable, discapacidad visual y ceguera. En la actualidad no se dispone de una cura para estas enfermedades para las que la terapia celular podría ser una solución válida, en el caso de que ésta pudiera ser mejorada y optimizada.

El presente estudio enfrenta el problema de la escasa e inadecuada migración de las células trasplantadas en el tejido diana. De hecho, la mayoría de las células trasplantadas en el globo ocular no consiguen llegar allí donde se las requiere; donde se encuentra la lesión. Por este motivo, se plantea la hipótesis de que mejorar la capacidad migratoria de las células podría resultar en una mejora substancial del resultado terapéutico de los trasplantes celulares.

Después de identificar las quimiocinas más expresadas durante la degeneración de la retina, se ha procedido a sobre-expresar los receptores correspondientes en células madre mesenquimales de ratón. En general, los resultados obtenidos indican que la expresión exógena combinada de dos receptores específicos de quimiocinas mejoran significativamente la migración de células madre mesenquimales, tanto ex vivo como in vivo.

La estrategia desarrollada en este estudio proporciona una forma de generar células madre con una mayor capacidad de respuesta a señales específicas de la retina. Tanto es así, que los hallazgos que en él se detallan podrían integrarse con otras estrategias de optimización, de forma que la terapia con células madre sea una opción factible y realista para el tratamiento de retinopatías.