Novi pristup slikanju mogao bi pomoći ubrzati razvoj novih tretmana očnih bolesti

Novi pristup slikanju mogao bi pomoći ubrzati razvoj novih tretmana očnih bolesti

Istraživači su razvili jednostavnu i brzu metodu za izvođenje optoretinografije, tehnike snimanja koja mjeri svjetlom izazvanu funkcionalnu aktivnost u mrežnici oka, mreži neurona u stražnjem dijelu oka koja je odgovorna za otkrivanje svjetlosti i pokretanje vida. Bolesti mrežnice kao što su makularna degeneracija i dijabetička retinopatija pogađaju više od 50 posto ljudi u Sjedinjenim Državama starijih od 60 godina. Ove bolesti utječu na funkciju mrežnice na način da smanjuju vid i, ako se ne liječe, mogu dovesti do sljepoće. Novi pristup mogao bi ubrzati razvoj novih tretmana očnih bolesti.

Optoretinografija je obično koristila vrlo skupu opremu koja je zahtijevala više stručnjaka za rad, dok je u isto vrijeme proizvodila ogromne količine podataka koji su zahtijevali opsežne računalne resurse. Pronašli smo način da to učinimo jeftinijim i bržim.”

Ravi Jonnal, voditelj istraživačkog tima, Sveučilište Kalifornija, Davis

Jonnal i kolege izvijestili su o svom novom pristupu, koji su nazvali optoretinografija temeljena na brzini, u Optici, časopisu Optica Publishing Group za istraživanje velikog utjecaja. Oni također pokazuju sposobnost metode da izmjeri reakciju mrežnice kod tri zdrava subjekta.

"Iako bi optoretinografija temeljena na brzini potencijalno kliničarima mogla pružiti točnije i ranije informacije o gubitku funkcije mrežnice, vjerojatnije je da će njezin prvi stvarni učinak biti u ubrzavanju kliničkih ispitivanja za nove tretmane za bolesti mrežnice", rekao je Jonnal, koji je izveo neka od prvih optoretinografskih mjerenja kao postdiplomski student u laboratoriju Dona Millera na Sveučilištu Indiana. "Ako možemo vidjeti poboljšava li se funkcija retine ili pogoršava brže nego s tradicionalnim testovima kao što su očne karte, to će značajno ubrzati razvoj tretmana."

Praćenje promjena oblika

Optoretinografija otkriva suptilne promjene u obliku neurona koji stvaraju ili prenose signale u mrežnici. Do sada su Jonnal i drugi istraživači koristili adaptivnu optiku i optičku koherentnu tomografiju (OCT) za vizualizaciju i praćenje ovih neurona u živom, pokretnom oku, a zatim su primijenili algoritme korekcije pokreta za stabilizaciju slika i izdvajanje funkcionalnog odgovora. Ovaj skup i dugotrajan proces zahtijeva rješavanje i praćenje položaja pojedinačnih značajki ćelije i korištenje tih lokacija za određivanje je li ćelija promijenila oblik.

"Ako koristimo jedan od naših adaptivnih optičkih sustava za izvođenje optoretinografskih mjerenja, eksperiment može lako potrajati pola dana i rezultirati terabajtom podataka za obradu", rekao je Jonnal. "Obrada podataka za izdvajanje funkcionalnog signala trajat će još najmanje dan ili dva."

Kako bi izbjegli potrebu za rješavanjem i praćenjem pojedinačnih neurona, Jonnal i njegovi kolege željeli su vidjeti mogu li umjesto toga izmjeriti brzinu ili stopu kojom se neuroni mrežnice pomiču jedni u odnosu na druge. "Vjerovali smo da čak i ako se položaji značajki razlikuju od stanice do stanice, brzina kojom se pomiču jedna u odnosu na drugu bit će u velikoj korelaciji među stanicama", rekao je Jonnal. “To se pokazalo točnim.”

Mjerenje pokretnih neurona

Za izvođenje optoretinografije temeljene na brzini, istraživači su razvili novu OCT kameru koja omogućuje jednom operateru snimanje slika s više mjesta u mrežnici nego što je to moguće s drugim pristupima optoretinografije.

Istraživači su demonstrirali svoju novu tehniku ​​prikupljanjem mjerenja od tri zdrava dobrovoljca. Uspjeli su prikupiti podatke od svakog pacijenta u samo deset minuta i obraditi te podatke i rezultate učiniti dostupnima unutar 2 do 3 minute. Pokazali su da su funkcionalni optoretinografski odgovori mjereni jednostavnim pristupom skalirani s korištenom dozom svjetlosnog podražaja i da je odgovor doza-podražaj bio ponovljiv unutar i između dobrovoljaca.

Oni sada planiraju eksperimente čiji je cilj pokazati osjetljivost tehnike na disfunkciju povezanu s bolešću. Jonnal također surađuje s liječnicima na Kalifornijskom sveučilištu, Davis, kako bi ga koristili za snimanje pacijenata i kako bi pomogli u tumačenju rezultata za ispitivanja terapija matičnim stanicama i tretmana genske terapije za nasljedne bolesti mrežnice. Istraživači bi također željeli primijeniti novi optoretinografski pristup na životinjskim modelima bolesti mrežnice.

Izvor:

optika

Referenca:

Vienola, KV, et al. (2022) Optoretinografija temeljena na brzini za kliničku primjenu. Optika. doi.org/10.1364/OPTICA.460835.

.