O nouă abordare imagistică ar putea ajuta la accelerarea dezvoltării de noi tratamente pentru bolile oculare

O nouă abordare imagistică ar putea ajuta la accelerarea dezvoltării de noi tratamente pentru bolile oculare

Cercetătorii au dezvoltat o metodă simplă și rapidă pentru efectuarea optoretinografiei, o tehnică imagistică care măsoară activitatea funcțională indusă de lumină în retina ochiului, rețeaua de neuroni din spatele ochiului care este responsabilă cu detectarea luminii și inițierea vederii. Bolile retinei, cum ar fi degenerescența maculară și retinopatia diabetică, afectează mai mult de 50 la sută dintre persoanele cu vârsta peste 60 de ani din Statele Unite. Aceste boli afectează funcția retinei într-un mod care reduce vederea și, dacă nu sunt tratate, pot duce la orbire. Noua abordare ar putea ajuta la accelerarea dezvoltării de noi tratamente pentru bolile oculare.

Optoretinografia a folosit de obicei echipamente foarte scumpe care au necesitat mai mulți experți pentru a funcționa, producând în același timp cantități enorme de date care necesitau resurse de calcul extinse. Am găsit o modalitate de a-l face mai ieftin și mai rapid.”

Ravi Jonnal, liderul echipei de cercetare, Universitatea din California, Davis

Jonnal și colegii lor raportează noua lor abordare, pe care o numesc optoretinografie bazată pe viteză, în Optica, jurnalul de cercetare de mare impact al Optica Publishing Group. Ei demonstrează, de asemenea, capacitatea metodei de a măsura răspunsul retinian la trei voluntari sănătoși.

„Deși optoretinografia bazată pe viteză ar putea oferi clinicienilor informații mai precise și mai timpurii despre pierderea funcției retinei, primul său impact real este mai probabil să fie accelerarea studiilor clinice pentru noile tratamente pentru bolile retinei”, a spus Jonnal, care a efectuat unele dintre primele măsurători optoretinografice în calitate de student absolvent în laboratorul Universității Don Miller. „Dacă putem vedea dacă funcția retinei se îmbunătățește sau se deteriorează mai repede decât cu testele tradiționale, cum ar fi diagramele oculare, acest lucru va accelera semnificativ dezvoltarea tratamentelor.”

Urmărirea modificărilor de formă

Optoretinografia detectează modificări subtile ale formei neuronilor care produc sau transmit semnale în retină. Până acum, Jonnal și alți cercetători au folosit optica adaptivă și tomografia cu coerență optică (OCT) pentru a vizualiza și urmări acești neuroni în ochiul viu, în mișcare, apoi au aplicat algoritmi de corecție a mișcării pentru a stabiliza imaginile și a extrage răspunsul funcțional. Acest proces costisitor și consumator de timp necesită rezolvarea și urmărirea locației caracteristicilor individuale ale celulei și utilizarea acelor locații pentru a determina dacă celula și-a schimbat forma.

„Dacă folosim unul dintre sistemele noastre optice adaptive pentru a efectua măsurători optoretinografice, experimentul poate dura cu ușurință o jumătate de zi și poate duce la un terabyte de date de procesat”, a spus Jonnal. „Procesarea datelor pentru a extrage un semnal funcțional va dura cel puțin încă o zi sau două.”

Pentru a evita necesitatea de a rezolva și urmări neuronii individuali, Jonnal și colegii au vrut să vadă dacă ar putea în schimb să măsoare viteza, sau rata, la care neuronii retinei se mișcă unul față de celălalt. „Am crezut că, chiar dacă locațiile caracteristicilor ar varia de la celulă la celulă, viteza cu care se mișcă una față de alta ar fi foarte corelată între celule”, a spus Jonnal. „Asta s-a dovedit a fi adevărat.”

Măsurarea neuronilor în mișcare

Pentru a efectua optoretinografie bazată pe viteză, cercetătorii au dezvoltat o nouă cameră OCT care permite unui singur operator să capteze imagini din mai multe locații din retină decât este posibil cu alte abordări optoretinografice.

Cercetătorii și-au demonstrat noua tehnică prin colectarea măsurătorilor de la trei voluntari sănătoși. Ei au reușit să colecteze date de la fiecare pacient în doar zece minute și să proceseze acele date și să facă disponibile rezultatele în 2 până la 3 minute. Ei au arătat că răspunsurile optoretinografice funcționale măsurate cu abordarea simplă au fost scalate cu doza de stimul luminos utilizată și că răspunsul doză-stimul a fost reproductibil în interiorul și între voluntari.

Ei planifică acum experimente menite să demonstreze sensibilitatea tehnicii la disfuncțiile legate de boală. Jonnal lucrează, de asemenea, cu medici de la Universitatea din California, Davis, pentru a-l folosi pentru imagistica pacienților și pentru a ajuta la interpretarea rezultatelor studiilor de terapii cu celule stem și tratamente de terapie genică pentru bolile retinei moștenite. Cercetătorii ar dori, de asemenea, să aplice noua abordare optoretinografică la modelele animale ale bolilor retinei.

Sursă:

optica

Referinţă:

Vienola, KV, şi colab. (2022) Optoretinografie bazată pe viteză pentru aplicații clinice. Optica. doi.org/10.1364/OPTICA.460835.

.