Нов подход за изображения може да помогне за ускоряване на разработването на нови лечения за очни заболявания

Нов подход за изображения може да помогне за ускоряване на разработването на нови лечения за очни заболявания

Изследователите са разработили прост и бърз метод за извършване на опторетинография, техника за изображения, която измерва индуцираната от светлина функционална активност в ретината на окото, мрежата от неврони в задната част на окото, която е отговорна за откриването на светлина и инициирането на зрението. Болестите на ретината като дегенерация на макулата и диабетна ретинопатия засягат повече от 50 процента от хората в Съединените щати на възраст над 60 години. Тези заболявания засягат функцията на ретината по начин, който намалява зрението и, ако не се лекува, може да доведе до слепота. Новият подход може да помогне за ускоряване на разработването на нови лечения за очни заболявания.

Опторетинографията обикновено използва много скъпо оборудване, което изисква множество експерти за работа, като в същото време произвежда огромни количества данни, които изискват обширни компютърни ресурси. Намерихме начин да го направим по-евтино и по-бързо.“

Рави Джонал, ръководител на изследователски екип, Калифорнийски университет, Дейвис

Jonnal и колеги съобщават за техния нов подход, който те наричат ​​опторетинография, базирана на скорост, в Optica, списанието на Optica Publishing Group за изследвания с голямо въздействие. Те също демонстрират способността на метода да измерва реакцията на ретината при трима здрави доброволци.

„Въпреки че опторетинографията, базирана на скоростта, потенциално би могла да предостави на клиницистите по-точна и по-ранна информация за загубата на функция в ретината, нейното първо реално въздействие е по-вероятно да бъде в ускоряването на клиничните изпитвания за нови лечения за заболявания на ретината“, каза Джонал, който извърши някои от първите опторетинографски измервания като аспирант в лабораторията на Дон Милър в университета в Индиана. „Ако можем да видим дали функцията на ретината се подобрява или влошава по-бързо, отколкото с традиционните тестове като очни диаграми, това значително ще ускори разработването на лечения.“

Проследяване на промените във формата

Опторетинографията открива фини промени във формата на невроните, които произвеждат или предават сигнали в ретината. Досега Jonnal и други изследователи са използвали адаптивна оптика и оптична кохерентна томография (OCT), за да визуализират и проследят тези неврони в живото, движещо се око, след което са приложили алгоритми за коригиране на движението, за да стабилизират изображенията и да извлекат функционалния отговор. Този скъп и отнемащ време процес изисква разрешаване и проследяване на местоположението на отделните характеристики на клетката и използване на тези местоположения, за да се определи дали клетката е променила формата си.

„Ако използваме една от нашите адаптивни оптични системи за извършване на опторетинографски измервания, експериментът лесно може да отнеме половин ден и да доведе до терабайт данни за обработка“, каза Йонал. „Обработката на данните за извличане на функционален сигнал ще отнеме поне още ден-два.“

За да избегнат необходимостта от разрешаване и проследяване на отделни неврони, Jonnal и колегите искаха да видят дали вместо това могат да измерят скоростта или скоростта, с която невроните на ретината се движат един спрямо друг. „Ние вярвахме, че дори ако местоположението на характеристиките варира от клетка до клетка, скоростта, с която се движат една спрямо друга, ще бъде силно свързана между клетките“, каза Йонал. "Това се оказа вярно."

Измерване на движещи се неврони

За да извършат базирана на скорост опторетинография, изследователите разработиха нова OCT камера, която позволява на един оператор да заснема изображения от повече места в ретината, отколкото е възможно с други опторетинографски подходи.

Изследователите демонстрираха новата си техника, като събраха измервания от трима здрави доброволци. Те успяха да съберат данни от всеки пациент само за десет минути и да обработят тези данни и да направят резултатите достъпни в рамките на 2 до 3 минути. Те показаха, че функционалните опторетинографски отговори, измерени с простия подход, мащабирани с използваната доза светлинен стимул и че реакцията доза-стимул е възпроизводима в рамките на и между доброволци.

Сега те планират експерименти, насочени към демонстриране на чувствителността на техниката към свързана с болестта дисфункция. Jonnal също работи с лекари от Калифорнийския университет, Дейвис, за да го използва за изобразяване на пациенти и да помогне за тълкуване на резултатите от изпитвания на терапии със стволови клетки и лечение с генна терапия за наследствени заболявания на ретината. Изследователите също така биха искали да приложат новия опторетинографски подход към животински модели на заболявания на ретината.

източник:

оптика

Справка:

Vienola, KV, et al. (2022) Опторетинография, базирана на скоростта, за клинични приложения. Оптика. doi.org/10.1364/OPTICA.460835.

.