Las tecnologías desarrolladas por ambos equipos mapearán el conectoma ojo-cerebro humano, extenderán la vida útil del ojo humano revivido y ayudarán a regenerar y monitorear el nervio óptico después de un trasplante de ojo completo.
El equipo de UC San Diego es parte de este proyecto que reunirá a más de 40 científicos, médicos y expertos de la industria seleccionados de todo el país para hacer realidad los trasplantes de ojos completos que restauran la visión.
El equipo de investigación dirigido por el profesor Shadi Dayeh, del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática, desarrollará un sistema de electrodos inalámbrico y multimodal para conectar el nervio óptico al cerebro con alta precisión después de un trasplante de ojo para restaurar la visión.
En Scripps Research, un equipo de investigación dirigido por la profesora asociada Anne Hanneken, del Departamento de Medicina Molecular, promoverá protocolos quirúrgicos neuroprotectores, técnicas de perfusión y sistemas de monitoreo para respaldar la viabilidad a largo plazo de todos los ojos y el procedimiento de trasplante quirúrgico.
El trabajo preliminar para esta colaboración entre la UC San Diego y el Centro de Investigación Scripps comenzó hace varios años.
El Dr. Hanneken, pionero en la recuperación de ojos humanos de donantes, y el Profesor Dayeh, que será el arquitecto de la neuromodulación en el proyecto, trabajarán conjuntamente con el Dr. Jeffrey Goldberg, profesor de Blumenkranz Smead y catedrático de oftalmología en el Byers Eye Institute de la Universidad de Stanford, el investigador principal del proyecto.
“Esta revolucionaria tecnología de interfaz de electrodos, junto con los sistemas de extremo a extremo que desarrollaron en la UC San Diego, mapearán el ojo humano, el nervio óptico y la corteza visual con una resolución sin precedentes, y ayudarán a regenerar el nervio óptico después de un trasplante de ojo”, afirma Dayeh.
El proyecto puede transformar la ciencia de la visión y abordar la ceguera y la degeneración visual avanzada”.
“Las cuestiones científicas que estamos abordando ahora son tan complicadas y complejas que realmente se necesitan los mejores y más brillantes colaboradores con experiencia multidisciplinaria para lograr un verdadero impacto”, dijo Hanneken.
“Nuestro reciente éxito en la restauración de la señalización lumínica en ojos de donantes de órganos humanos post mortem solo fue posible con un gran equipo».
El premio, de hasta 56 millones de dólares, proviene del programa de Trasplante de Aloinjertos de Ojo Humano (THEA) de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Salud (ARPA-H).
Dirigido por la Universidad de Stanford, el proyecto premiado se titula Estrategias de viabilidad, obtención de imágenes, cirugía, inmunomodulación, preservación ocular y neuroregeneración (VISION) para el trasplante de ojo completo, lo que refleja la amplitud de la colaboración reunida para resolver un desafío tan complejo.
El mayor desafío que enfrentará el equipo es pasar de un trasplante de ojo completo a uno funcional, descubriendo cómo regenerar el nervio óptico, que conecta el ojo con el cerebro.
El papel de la U C San Diego
El grupo de investigación de Dayeh inventó una interfaz de electrodos biocompatible que utiliza nanobarras de platino, conocidas como PtNR, que se pueden aplicar en varias áreas del sistema nervioso central y periférico.
Los dispositivos vienen en varias formas, incluyendo conjuntos de electrodos con miles de canales para capturar la actividad cerebral con una resolución sin precedentes.
La Administración Federal de Medicamentos aprobó recientemente un ensayo clínico para probar la efectividad de una rejilla electrónica desarrollada por el equipo de Dayeh para registrar la actividad cerebral durante la cirugía.
En las primeras fases del proyecto THEA-VISION, Dayeh y sus colegas pretenden utilizar una rejilla compuesta por decenas de miles de diodos emisores de luz para estimular la retina y mapear la organización topográfica de las vías retina-nervio óptico-cerebro en animales y en humanos.
En fases posteriores, utilizarán electrodos inflables de calidad humana que desarrollaron para estimular y ayudar a regenerar el nervio óptico.
Los electrodos pueden generar señales eléctricas, que ayudarían a dirigir el crecimiento de los axones dentro del nervio óptico para restablecer la conexión entre el nervio trasplantado y el cerebro.
El papel de Scripps Research
Hanneken es cirujana vitreorretiniana y una innovadora en el campo de la recuperación de ojos de donantes de órganos humanos.
Organizó un equipo multidisciplinario de científicos de la visión que, en colaboración, desarrollaron los protocolos y técnicas quirúrgicas que llevaron a la reactivación de la señalización luminosa y la comunicación transináptica en la retina de los ojos de donantes de órganos post mortem; en otras palabras, pudieron «despertar» las células de la retina y promover la comunicación entre ellas incluso después de la muerte.
Publicada en la revista Nature en 2022 , esta investigación abrió las puertas a los estudios de viabilidad en el trasplante de ojo completo.
Durante el proyecto THEA-VISION, el laboratorio de Hanneken apoyará una multitud de proyectos altamente colaborativos centrados en las fases preclínicas, clínicas y de descubrimiento del estudio.
El objetivo principal es identificar estrategias para optimizar la viabilidad y la supervivencia a largo plazo de los ojos de los donantes de órganos y maximizar su función después del trasplante y la regeneración del nervio óptico.
Se diseñarán prototipos de perfusión ocular para proporcionar oxigenación y apoyo metabólico a todo el ojo.
También se integrarán sensores fisiológicos automatizados en estos dispositivos de perfusión para maximizar la supervivencia de los ojos.
El mapeo de la organización topográfica de la vía retina-nervio óptico-cerebro (comprendiendo las complejidades de cómo se conectan el cerebro y el ojo) se realizará conectando las rejillas que contienen los electrodos emisores de luz a la retina mientras el equipo neuroquirúrgico mide las señales eléctricas en el nervio óptico y el cerebro.
Además de asociarse con el equipo de Dayeh en la UC San Diego, el laboratorio de Hanneken colaborará con científicos de la visión, médicos y personales médico del Instituto Salk, la Universidad de California en Los Ángeles, el Centro Médico Cedar Sinai, LifeSharing, One Legacy, el Banco de Ojos de San Diego, el Scripps Memorial Hospital y la Clínica Scripps.
El plan ‘completo
El proyecto VISION for Whole Eye Transplant es holístico en todos los sentidos de la palabra.
El grupo trabajará de forma dinámica, compartiendo información en tiempo real y buscando las pistas más prometedoras.
La selección meticulosa de los ojos de los donantes, la obtención de imágenes oculares avanzadas y la logística especializada en la obtención y conservación de órganos también serán fundamentales para el éxito, y los colaboradores de este equipo ya son líderes establecidos en estas áreas clave de la ciencia de los trasplantes.
Al final, también será necesaria una rehabilitación postratamiento personalizada para los receptores de ojos para encaminar a los pacientes por el camino correcto.
Entre los detalles técnicos, la accesibilidad juega un papel importante en el plan.
Si bien los trasplantes de ojos completos son la estrella del norte del proyecto de tres fases y seis años de duración, el esfuerzo sin duda traerá consigo más avances a lo largo del camino, y eso es igualmente emocionante, dijeron los investigadores.
