Uusi kuvantamismenetelmä voisi auttaa nopeuttamaan uusien hoitomuotojen kehittämistä silmäsairauksiin

Uusi kuvantamismenetelmä voisi auttaa nopeuttamaan uusien hoitomuotojen kehittämistä silmäsairauksiin

Tutkijat ovat kehittäneet yksinkertaisen ja nopean menetelmän optoretinografian suorittamiseen, kuvantamistekniikkaan, joka mittaa valon aiheuttamaa toiminnallista aktiivisuutta silmän verkkokalvossa, silmän takaosan hermosolujen verkostossa, joka vastaa valon havaitsemisesta ja näön käynnistämisestä. Verkkokalvon sairaudet, kuten silmänpohjan rappeuma ja diabeettinen retinopatia, vaikuttavat yli 50 prosenttiin yhdysvaltalaisista yli 60-vuotiaista. Nämä sairaudet vaikuttavat verkkokalvon toimintaan tavalla, joka heikentää näköä ja, jos niitä jätetään hoitamatta, voi johtaa sokeuteen. Uusi lähestymistapa voisi auttaa nopeuttamaan uusien hoitomuotojen kehittämistä silmäsairauksiin.

Optoretinografiassa on tyypillisesti käytetty erittäin kalliita laitteita, jotka vaativat useita asiantuntijoita toimiakseen, ja samalla tuotettu valtavia tietomääriä, jotka vaativat laajoja laskentaresursseja. Löysimme tavan tehdä siitä halvempaa ja nopeampaa."

Ravi Jonnal, tutkimusryhmän johtaja, Kalifornian yliopisto, Davis

Jonnal ja kollegat raportoivat uudesta lähestymistapastaan, jota he kutsuvat nopeuspohjaiseksi optoretinografiaksi, Opticassa, Optica Publishing Groupin suuren vaikutuksen tutkimuslehdessä. He osoittavat myös menetelmän kyvyn mitata verkkokalvon vastetta kolmella terveellä vapaaehtoisella.

"Vaikka nopeuteen perustuva optoretinografia voisi mahdollisesti tarjota kliinikoille tarkempaa ja aikaisempaa tietoa verkkokalvon toiminnan menetyksestä, sen ensimmäinen todellinen vaikutus on todennäköisemmin verkkokalvon sairauksien uusien hoitomuotojen kliinisten tutkimusten nopeuttaminen", sanoi Jonnal, joka suoritti osan ensimmäisistä optoretinografisista mittauksista jatko-opiskelijana Don Millerin yliopiston laboratoriossa. "Jos voimme nähdä, paraneeko tai huononeeko verkkokalvon toiminta nopeammin kuin perinteisillä testeillä, kuten silmäkartoilla, tämä nopeuttaa merkittävästi hoitojen kehitystä."

Muodon muutosten seuranta

Optoretinografia havaitsee hienovaraisia ​​muutoksia verkkokalvossa signaaleja tuottavien tai välittävien neuronien muodossa. Toistaiseksi Jonnal ja muut tutkijat ovat käyttäneet adaptiivista optiikkaa ja optista koherenssitomografiaa (OCT) visualisoidakseen ja seuratakseen näitä hermosoluja elävässä, liikkuvassa silmässä, minkä jälkeen ne ovat käyttäneet liikkeenkorjausalgoritmeja kuvien vakauttamiseksi ja toiminnallisen vasteen erottamiseksi. Tämä kallis ja aikaa vievä prosessi edellyttää yksittäisten solun ominaisuuksien sijainnin selvittämistä ja seurantaa ja näiden sijaintien käyttöä sen määrittämiseksi, onko solu muuttanut muotoa.

"Jos käytämme mukautuvaa optiikkajärjestelmäämme optoretinografisten mittausten suorittamiseen, kokeilu voi helposti kestää puoli päivää ja johtaa teratavun käsittelyyn", Jonnal sanoi. "Tietojen käsittely toiminnallisen signaalin poimimiseksi kestää vielä ainakin päivän tai kaksi."

Välttääkseen tarpeen selvittää ja seurata yksittäisiä hermosoluja Jonnal ja kollegat halusivat nähdä, voisivatko he sen sijaan mitata nopeuden tai nopeuden, jolla verkkokalvon neuronit liikkuvat suhteessa toisiinsa. "Uskoimme, että vaikka ominaisuuksien sijainnit vaihtelevat solusta toiseen, nopeus, jolla ne liikkuvat suhteessa toisiinsa, korreloisivat voimakkaasti solujen välillä", Jonnal sanoi. "Se osoittautui todeksi."

Liikkuvien neuronien mittaaminen

Nopeuteen perustuvan optoretinografian suorittamiseksi tutkijat kehittivät uuden OCT-kameran, jonka avulla yksi käyttäjä voi kaapata kuvia useammasta verkkokalvon paikasta kuin muilla optoretinografiamenetelmillä on mahdollista.

Tutkijat esittelivät uutta tekniikkaansa keräämällä mittauksia kolmelta terveeltä vapaaehtoiselta. He pystyivät keräämään tietoja jokaisesta potilaasta vain kymmenessä minuutissa ja käsittelemään tiedot ja tuomaan tulokset saataville 2–3 minuutissa. He osoittivat, että yksinkertaisella lähestymistavalla mitatut toiminnalliset optoretinografiset vasteet skaalattiin käytetyn valoärsykkeen annoksen mukaan ja että annos-stimulusvaste oli toistettavissa vapaaehtoisten sisällä ja välillä.

He suunnittelevat nyt kokeita, joiden tarkoituksena on osoittaa tekniikan herkkyys sairauksiin liittyville toimintahäiriöille. Jonnal työskentelee myös Kalifornian Davisin yliopiston lääkäreiden kanssa käyttääkseen sitä potilaiden kuvantamiseen ja auttaakseen tulkitsemaan tuloksia kantasoluhoitojen ja perinnöllisten verkkokalvon sairauksien geeniterapiahoitojen kokeissa. Tutkijat haluaisivat myös soveltaa uutta optoretinografiaa verkkokalvosairauksien eläinmalleihin.

Lähde:

optiikka

Viite:

Vienola, KV, et ai. (2022) Nopeuspohjainen optoretinografia kliinisiin sovelluksiin. Optiikka. doi.org/10.1364/OPTICA.460835.

.