123RF
Mapa komórek siatkówki pomoże w leczeniu ślepoty
| Tagi: | ślepota, mapa komórek siatkówki |
Nowe badania odkryły kolejne tajemnice siatkówki oka. Zdobyte informacje mogą pomóc w opracowaniu terapii różnych przyczyn ślepoty i lepszych metod ich rozpoznawania.
Eksperci z National Eye Institute (NEI) w USA opisali słabo dotąd poznane populacje komórek kluczowych dla widzenia. Chodzi o komórki nabłonka barwnikowego siatkówki (retinal pigment epithelium – RPE). Tworzą one warstwę, która odżywia i wspiera reagujące na światło komórki receptorowe.
Z pomocą sztucznej inteligencji badacze stworzyli dokładną mapę tych komórek w ludzkim oku.
– Wyniki dostarczają nam pierwszej prawdziwej ramy potrzebnej do zrozumienia różnych populacji RPE i ich podatności na choroby siatkówki oraz do prac nad działającymi na nie terapiami – podkreśla dr Michael F. Chiang, dyrektor NEI.
– To, co odkryliśmy, pomoże nam opracować bardziej precyzyjne komórkowe i genetyczne terapie działające na poszczególne degeneracyjne choroby oczu – twierdzi inny naukowiec, dr Kapil Bharti.
Jak przypominają badacze, wzrok działa w ten sposób, że umiejscowione w siatkówce fotoreceptory – czopki i pręciki – reagują na światło, po czym przesyłają sygnały do ułożonych w skomplikowaną sieć kolejnych komórek. Te z kolei ostatecznie wysyłają sygnały do mózgu.
Tuż pod fotoreceptorami znajdują się wspomniane komórki RPE, które tworzą zaledwie pojedynczą warstwę. Starość i choroby mogą powodować zmiany w tych komórkach, a to z kolei prowadzi do degeneracji fotoreceptorów.
Zależnie od stopnia i miejsca uszkodzeń komórek RPE wpływ zmian na wzrok może się bardzo różnić – od zaburzeń peryferyjnego pola widzenia po utratę wzroku w środkowej części, np. przy zwyrodnieniu plamki żółtej (główna przyczyna ślepoty).
Aby lepiej te komórki poznać, badacze posłużyli się sztuczną inteligencją, aby przeanalizować kształty komórek RPE pochodzących z różnych obszarów siatkówki. Algorytmy sprawdzały także liczbę komórek sąsiednich.
Wcześniejsze badania wskazywały bowiem, że im gęściej komórki RPE są ułożone, tym lepiej działają.
Tym sposobem naukowcy przeanalizowali aż prawie 50 mln komórek pochodzących od zmarłych dawców.
Analiza ta pokazała, że w ludzkim oku istnieje aż 5 różnych populacji komórek RPE oznaczonych od P1 do P5. Są one w koncentrycznych okręgach ułożonych wokół tzw. dołka środkowego leżącego w centrum plamki żółtej – najwrażliwszej na światło części siatkówki.
RPE leżące w centrum wydaje się mieć bardziej heksagonalny kształt i wydaje się gęściej ułożone, w porównaniu z peryferyjnymi.
Wyjątkiem jest położona blisko brzegów siatkówki populacja P4, która przypomina komórki leżące w centrum.
Ten szczegół ma istotne znaczenie.
– Obecność subpopulacji P4 wskazuje na różnorodność komórek na obrzeżach oka. Sugeruje to, że mogą istnieć funkcjonalne różnice wśród RPE, których obecnie nie znamy. Potrzebne będą dalsze badania, które pomogą nam w zrozumieniu roli tej subpopulacji – wyjaśnia jeden z badaczy, dr Davide Ortolan.
W kolejnych etapach dotychczasowych eksperymentów naukowcy przyjrzeli się komórkom RPE pobranym od zmarłych osób, które cierpiały na zwyrodnienie plamki żółtej.
Chorobie towarzyszył brak komórek w centrum (P1), a różnice między populacjami P2 i P5 były pomijalne.
W porównaniu z komórkami u osób zdrowych RPE towarzyszące chorobie miały przy tym bardziej wydłużony kształt.
Badacze porównali też komórki u osób z uszkadzającą naczynia w oku choroideremią, zwyrodnieniem plamki o późnym początku i degeneracją siatkówki o nieznanych molekularnych przyczynach.
To badanie także pokazało, że różne populacje komórek RPE ulegają uszkodzeniu przy różnych schorzeniach.
– Nasze wyniki sugerują, że sztuczna inteligencja może wykryć zmiany w morfometrii RPE, jeszcze zanim pojawi się dobrze widoczna degeneracja – mówi dr Ortolan.
Oparte na tej wiedzy badania mogłyby więc pozwalać na wcześniejszą diagnozę ewentualnej choroby u pacjentów, a to oznaczać może skuteczniejsze leczenie.
Z pomocą sztucznej inteligencji badacze stworzyli dokładną mapę tych komórek w ludzkim oku.
– Wyniki dostarczają nam pierwszej prawdziwej ramy potrzebnej do zrozumienia różnych populacji RPE i ich podatności na choroby siatkówki oraz do prac nad działającymi na nie terapiami – podkreśla dr Michael F. Chiang, dyrektor NEI.
– To, co odkryliśmy, pomoże nam opracować bardziej precyzyjne komórkowe i genetyczne terapie działające na poszczególne degeneracyjne choroby oczu – twierdzi inny naukowiec, dr Kapil Bharti.
Jak przypominają badacze, wzrok działa w ten sposób, że umiejscowione w siatkówce fotoreceptory – czopki i pręciki – reagują na światło, po czym przesyłają sygnały do ułożonych w skomplikowaną sieć kolejnych komórek. Te z kolei ostatecznie wysyłają sygnały do mózgu.
Tuż pod fotoreceptorami znajdują się wspomniane komórki RPE, które tworzą zaledwie pojedynczą warstwę. Starość i choroby mogą powodować zmiany w tych komórkach, a to z kolei prowadzi do degeneracji fotoreceptorów.
Zależnie od stopnia i miejsca uszkodzeń komórek RPE wpływ zmian na wzrok może się bardzo różnić – od zaburzeń peryferyjnego pola widzenia po utratę wzroku w środkowej części, np. przy zwyrodnieniu plamki żółtej (główna przyczyna ślepoty).
Aby lepiej te komórki poznać, badacze posłużyli się sztuczną inteligencją, aby przeanalizować kształty komórek RPE pochodzących z różnych obszarów siatkówki. Algorytmy sprawdzały także liczbę komórek sąsiednich.
Wcześniejsze badania wskazywały bowiem, że im gęściej komórki RPE są ułożone, tym lepiej działają.
Tym sposobem naukowcy przeanalizowali aż prawie 50 mln komórek pochodzących od zmarłych dawców.
Analiza ta pokazała, że w ludzkim oku istnieje aż 5 różnych populacji komórek RPE oznaczonych od P1 do P5. Są one w koncentrycznych okręgach ułożonych wokół tzw. dołka środkowego leżącego w centrum plamki żółtej – najwrażliwszej na światło części siatkówki.
RPE leżące w centrum wydaje się mieć bardziej heksagonalny kształt i wydaje się gęściej ułożone, w porównaniu z peryferyjnymi.
Wyjątkiem jest położona blisko brzegów siatkówki populacja P4, która przypomina komórki leżące w centrum.
Ten szczegół ma istotne znaczenie.
– Obecność subpopulacji P4 wskazuje na różnorodność komórek na obrzeżach oka. Sugeruje to, że mogą istnieć funkcjonalne różnice wśród RPE, których obecnie nie znamy. Potrzebne będą dalsze badania, które pomogą nam w zrozumieniu roli tej subpopulacji – wyjaśnia jeden z badaczy, dr Davide Ortolan.
W kolejnych etapach dotychczasowych eksperymentów naukowcy przyjrzeli się komórkom RPE pobranym od zmarłych osób, które cierpiały na zwyrodnienie plamki żółtej.
Chorobie towarzyszył brak komórek w centrum (P1), a różnice między populacjami P2 i P5 były pomijalne.
W porównaniu z komórkami u osób zdrowych RPE towarzyszące chorobie miały przy tym bardziej wydłużony kształt.
Badacze porównali też komórki u osób z uszkadzającą naczynia w oku choroideremią, zwyrodnieniem plamki o późnym początku i degeneracją siatkówki o nieznanych molekularnych przyczynach.
To badanie także pokazało, że różne populacje komórek RPE ulegają uszkodzeniu przy różnych schorzeniach.
– Nasze wyniki sugerują, że sztuczna inteligencja może wykryć zmiany w morfometrii RPE, jeszcze zanim pojawi się dobrze widoczna degeneracja – mówi dr Ortolan.
Oparte na tej wiedzy badania mogłyby więc pozwalać na wcześniejszą diagnozę ewentualnej choroby u pacjentów, a to oznaczać może skuteczniejsze leczenie.
