Nový zobrazovací přístup by mohl pomoci urychlit vývoj nových způsobů léčby očních onemocnění

Nový zobrazovací přístup by mohl pomoci urychlit vývoj nových způsobů léčby očních onemocnění

Vědci vyvinuli jednoduchou a rychlou metodu pro provádění optoretinografie, zobrazovací techniky, která měří světlem indukovanou funkční aktivitu v sítnici oka, což je síť neuronů v zadní části oka, která je zodpovědná za detekci světla a iniciaci vidění. Onemocnění sítnice, jako je makulární degenerace a diabetická retinopatie, postihují více než 50 procent lidí ve Spojených státech starších 60 let. Tato onemocnění ovlivňují funkci sítnice způsobem, který snižuje vidění, a pokud se neléčí, může vést ke slepotě. Nový přístup by mohl pomoci urychlit vývoj nových způsobů léčby očních onemocnění.

Optoretinografie obvykle používala velmi drahé vybavení, které vyžadovalo obsluhu několika odborníků, a zároveň produkovalo obrovské množství dat, které vyžadovalo rozsáhlé výpočetní zdroje. Našli jsme způsob, jak to udělat levněji a rychleji.“

Ravi Jonnal, vedoucí výzkumného týmu, University of California, Davis

Jonnal a kolegové popisují svůj nový přístup, který nazývají optoretinografie založená na rychlosti, v Optica, časopise Optica Publishing Group o výzkumu s velkým dopadem. Rovněž demonstrují schopnost metody měřit odezvu sítnice u tří zdravých dobrovolníků.

"Přestože rychlostní optoretinografie by potenciálně mohla lékařům poskytnout přesnější a dřívější informace o ztrátě funkce sítnice, její první skutečný dopad bude pravděpodobnější v urychlení klinických zkoušek nových léčebných postupů pro onemocnění sítnice," řekl Jonnal, který provedl některá z prvních optoretinografických měření jako postgraduální student v laboratoři Dona Millera na Indiana University. "Pokud uvidíme, zda se funkce sítnice zlepšuje nebo zhoršuje rychleji než pomocí tradičních testů, jako jsou oční grafy, výrazně to urychlí vývoj léčby."

Sledování změn tvaru

Optoretinografie detekuje jemné změny tvaru neuronů, které produkují nebo přenášejí signály v sítnici. Jonnal a další výzkumníci dosud používali adaptivní optiku a optickou koherentní tomografii (OCT) k vizualizaci a sledování těchto neuronů v živém, pohyblivém oku, poté aplikovali algoritmy korekce pohybu ke stabilizaci snímků a extrahování funkční odezvy. Tento nákladný a časově náročný proces vyžaduje vyřešení a sledování umístění jednotlivých prvků buňky a použití těchto umístění k určení, zda buňka změnila tvar.

„Pokud použijeme jeden z našich adaptivních optických systémů k provádění optoretinografických měření, experiment může snadno trvat půl dne a výsledkem je zpracování terabajtu dat,“ řekl Jonnal. "Zpracování dat pro extrakci funkčního signálu bude trvat nejméně další den nebo dva."

Aby se zabránilo nutnosti rozlišovat a sledovat jednotlivé neurony, Jonnal a kolegové chtěli zjistit, zda by místo toho mohli měřit rychlost nebo rychlost, kterou se neurony sítnice pohybují vůči sobě navzájem. "Věřili jsme, že i kdyby se umístění prvků lišilo od buňky k buňce, rychlost, jakou se vzájemně pohybovaly, by mezi buňkami vysoce korelovala," řekl Jonnal. "Ukázalo se, že je to pravda."

Měření pohybujících se neuronů

Pro provádění optoretinografie založené na rychlosti vyvinuli vědci novou OCT kameru, která umožňuje jedinému operátorovi zachytit snímky z více míst na sítnici, než je možné u jiných optoretinografických přístupů.

Vědci předvedli svou novou techniku ​​sběrem měření od tří zdravých dobrovolníků. Byli schopni shromáždit data od každého pacienta za pouhých deset minut a zpracovat tato data a zpřístupnit výsledky během 2 až 3 minut. Ukázali, že funkční optoretinografické odezvy měřené jednoduchým přístupem škálovaným podle použité dávky světelného stimulu a že odezva dávka-stimul byla reprodukovatelná v rámci a mezi dobrovolníky.

Nyní plánují experimenty zaměřené na prokázání citlivosti techniky na dysfunkci související s onemocněním. Jonnal také spolupracuje s lékaři na Kalifornské univerzitě v Davisu, aby jej využili pro zobrazování pacientů a pomohli interpretovat výsledky zkoušek terapií kmenovými buňkami a genové terapie u dědičných onemocnění sítnice. Výzkumníci by také rádi aplikovali nový optoretinografický přístup na zvířecí modely onemocnění sítnice.

Zdroj:

optika

Odkaz:

Vienola, KV, a kol. (2022) Optoretinografie založená na rychlosti pro klinické aplikace. Optika. doi.org/10.1364/OPTICA.460835.

.