Regeneración corneal mediante tratamiento con vesículas extracelulares derivadas de células madre mesenquimales en un modelo murino de injuria alcalina

Abstract

Objetivo: En los últimos años estudiamos las propiedades regenerativas, anti-inflamatorias e inmuno-moduladoras de las vesículas extracelulares (EVs) secretadas por células madre mesenquimales (MSCs). Debido a que los procesos que conllevan a la opacidad corneal se deben básicamente a una desregulación de mecanismos regenerativos e inflamatorios, en el presente trabajo nos propusimos evaluar el potencial terapéutico de las EVs derivadas de MSCs en un modelo experimental de injuria corneal.Métodos: Previamente desarrollamos un sistema de aislamiento de vesículas extracelulares y posterior análisis de su potencial antiinflamatorio (in vitro). Este sistema de producción y aislamiento de EVs está comprendido por cultivo controlado de MSCs (de cordón umbilical humano), recolección de medio condicionado y purificación de EVs mediante cromatografía de intercambio iónico. En este estudio pusimos a punto un modelo murino de regeneración corneal mediante aplicación tópica de 10 μl de NaOH (0,125 M) y posterior tratamiento con igual volumen de EVs (1x109 partículas/ml) por 5 días consecutivos. La acción terapéutica de las EVs se evaluó mediante tinción tisular (hematoxilina-eosina) y determinación de los niveles de expresión de citoquinas inflamatorias por real-time RT-PCR.Resultados: Tanto en la observación clínica, como en la tisular, se observa que el NaOH indujo injuria moderada del tejido corneal con un claro restablecimiento del tejido luego del tratamiento con vesículas (vs vehículo). Respecto a las citoquinas evaluadas, estas aumentaron significativamente su expresión luego de la injuria química y descendieron fuertemente tras el tratamiento con EVs (n=5, p<0,05).Conclusión: De los resultados obtenidos se desprende que logramos establecer un modelo sencillode injuria del epitelio corneal en el que testear diversas estrategias terapéuticas y, a su vez, demostramos el enorme potencial regenerativo de las EVs en patologías oculares de orden inflamatorio.Objective: In recent years, our research has focused on the regenerative, anti-inflammatory, and immunomodulatory properties of extracellular vesicles (EVs) secreted by mesenchymal stem cells (MSCs). Given that corneal opacity is primarily driven by dysregulation of regenerative and inflammatory pathways, the aim of this study was to evaluate the therapeutic potential of MSC-derived EVs in an experimental model of corneal injury. Methods: We previously established a protocol for the isolation of EVs and the assessment of their anti-inflammatory effects in vitro. This protocol includes the controlled culture of MSCs derived from human umbilical cord tissue, collection of conditioned medium, and EV purification through ion-exchange chromatography. In this study, a murine model of corneal injury was developed by topical application of 10 µL of NaOH (0.125 M), followed by daily topical treatment with 10 µL of EVs (1×10⁹ particles/mL) for five consecutive days. Therapeutic efficacy was evaluated by histological staining (hematoxylin- eosin) and quantitative real-time RT-PCR analysis of inflammatory cytokines. Results: Clinical and histological analyses revealed that NaOH application induced moderate corneal injury, which was significantly ameliorated following EV treatment compared to vehicle controls. Expression levels of inflammatory cytokines were markedly upregulated after chemical injury and significantly downregulated after EV administration (n=5, p<0.05). Conclusion: Our findings demonstrate the successful establishment of a simple and reproducible model of corneal epithelial injury, suitable for evaluating new therapeutic approaches. Furthermore, the results underscore the potent regenerative and anti-inflammatory properties of MSC-derived EVs, highlighting their promising potential for the treatment of inflammatory ocular diseases.Objetivo: Nos últimos anos, estudamos as propriedades regenerativas, anti-inflamatórias e imunomoduladoras das vesículas extracelulares (VEs) secretadas por células-tronco mesenquimais (MSCs). Como os processos que levam à opacidade da córnea são principalmente devidos a uma desregulação dos mecanismos regenerativos e inflamatórios, neste estudo, objetivamos avaliar o potencial terapêutico das VEs derivadas de MSCs em um modelo experimental de lesão da córnea. Métodos: Desenvolvemos previamente um sistema para o isolamento de vesículas extracelulares e posterior análise de seu potencial anti-inflamatório (in vitro). Este sistema de produção e isolamento de VEs consiste em cultura controlada de MSCs (de sangue de cordão umbilical humano), coleta de meio condicionado e purificação das VEs por cromatografia de troca iônica. Neste estudo, desenvolvemos um modelo murino de regeneração corneana por aplicação tópica de 10 µl de NaOH (0,125 M) e subsequente tratamento com o mesmo volume de VEs (1x109 partículas/ml) por 5 dias consecutivos. A ação terapêutica das VEs foi avaliada por coloração tecidual (hematoxilina-eosina) e determinação dos níveis de expressão de citocinas inflamatórias por RT-PCR em tempo real. Resultados: As observações clínicas e teciduais demonstraram que o NaOH induziu lesão moderada do tecido corneano, com restauração tecidual evidente após o tratamento com vesículas (vs. veículo). Em relação às citocinas avaliadas, sua expressão aumentou significativamente após a lesão química e diminuiu acentuadamente após o tratamento com EVs (n = 5, p < 0,05). Conclusão: Os resultados obtidos indicam que fomos capazes de estabelecer um modelo simples de lesão epitelial da córnea para testar diversas estratégias terapêuticas. Também demonstramos o enorme potencial regenerativo das EVs em patologias oculares inflamatórias.