Nový zobrazovací prístup by mohol pomôcť urýchliť vývoj nových spôsobov liečby očných chorôb

Nový zobrazovací prístup by mohol pomôcť urýchliť vývoj nových spôsobov liečby očných chorôb

Výskumníci vyvinuli jednoduchú a rýchlu metódu na vykonávanie optoretinografie, zobrazovacej techniky, ktorá meria svetlom indukovanú funkčnú aktivitu v sietnici oka, sieti neurónov v zadnej časti oka, ktorá je zodpovedná za detekciu svetla a iniciáciu videnia. Ochorenia sietnice, ako je makulárna degenerácia a diabetická retinopatia, postihujú viac ako 50 percent ľudí v USA starších ako 60 rokov. Tieto ochorenia ovplyvňujú funkciu sietnice spôsobom, ktorý znižuje videnie a ak sa nelieči, môže viesť k slepote. Nový prístup by mohol pomôcť urýchliť vývoj nových spôsobov liečby očných chorôb.

Optoretinografia zvyčajne využívala veľmi drahé vybavenie, ktoré si vyžadovalo prácu viacerých odborníkov, pričom súčasne produkovalo obrovské množstvo údajov, ktoré si vyžadovali rozsiahle výpočtové zdroje. Našli sme spôsob, ako to urobiť lacnejšie a rýchlejšie.“

Ravi Jonnal, vedúci výskumného tímu, University of California, Davis

Jonnal a kolegovia uvádzajú svoj nový prístup, ktorý nazývajú optoretinografia založená na rýchlosti, v Optica, časopise Optica Publishing Group o výskume s vysokým dopadom. Tiež demonštrujú schopnosť metódy merať odpoveď sietnice u troch zdravých dobrovoľníkov.

"Aj keď optoretinografia založená na rýchlosti by potenciálne mohla poskytnúť lekárom presnejšie a skoršie informácie o strate funkcie sietnice, jej prvý skutočný vplyv bude pravdepodobnejšie v urýchlení klinických skúšok novej liečby chorôb sietnice," povedal Jonnal, ktorý ako postgraduálny študent v laboratóriu Dona Millera na Indiana University vykonal niektoré z prvých optoretinografických meraní. "Ak uvidíme, či sa funkcia sietnice zlepšuje alebo zhoršuje rýchlejšie ako pri tradičných testoch, ako sú očné tabuľky, výrazne to urýchli vývoj liečby."

Sledovanie zmien tvaru

Optoretinografia zisťuje jemné zmeny tvaru neurónov, ktoré produkujú alebo prenášajú signály v sietnici. Jonnal a ďalší výskumníci doteraz používali adaptívnu optiku a optickú koherentnú tomografiu (OCT) na vizualizáciu a sledovanie týchto neurónov v živom, pohyblivom oku, potom použili algoritmy korekcie pohybu na stabilizáciu obrázkov a extrahovanie funkčnej odozvy. Tento nákladný a časovo náročný proces vyžaduje vyriešenie a sledovanie polohy jednotlivých prvkov bunky a použitie týchto umiestnení na určenie, či bunka zmenila tvar.

"Ak použijeme jeden z našich adaptívnych optických systémov na vykonávanie optoretinografických meraní, experiment môže ľahko trvať pol dňa a výsledkom bude terabajt údajov na spracovanie," povedal Jonnal. "Spracovanie údajov na extrakciu funkčného signálu bude trvať najmenej ďalší deň alebo dva."

Aby sa predišlo potrebe rozlíšiť a sledovať jednotlivé neuróny, Jonnal a kolegovia chceli zistiť, či by mohli namiesto toho merať rýchlosť alebo rýchlosť, ktorou sa neuróny sietnice pohybujú voči sebe navzájom. "Verili sme, že aj keby sa umiestnenie prvkov líšilo od bunky k bunke, rýchlosť, akou sa navzájom pohybovali, by medzi bunkami vysoko korelovala," povedal Jonnal. "Ukázalo sa, že je to pravda."

Meranie pohybujúcich sa neurónov

Na vykonanie optoretinografie založenej na rýchlosti výskumníci vyvinuli novú OCT kameru, ktorá umožňuje jedinému operátorovi zachytiť obrázky z viacerých miest v sietnici, než je možné pri iných prístupoch optoretinografie.

Výskumníci demonštrovali svoju novú techniku ​​zberom meraní od troch zdravých dobrovoľníkov. Boli schopní zhromaždiť údaje od každého pacienta len za desať minút a spracovať tieto údaje a sprístupniť výsledky v priebehu 2 až 3 minút. Ukázali, že funkčné optoretinografické reakcie merané jednoduchým prístupom škálovaným podľa použitej dávky svetelného stimulu a že reakcia na stimuláciu dávky bola reprodukovateľná v rámci dobrovoľníkov a medzi dobrovoľníkmi.

Teraz plánujú experimenty zamerané na preukázanie citlivosti techniky na dysfunkciu súvisiacu s ochorením. Jonnal tiež spolupracuje s lekármi na Kalifornskej univerzite v Davise, aby ho používali na zobrazovanie pacientov a pomáhal interpretovať výsledky testov terapií kmeňovými bunkami a génovej terapie dedičných chorôb sietnice. Výskumníci by tiež chceli aplikovať nový prístup optoretinografie na zvieracích modeloch chorôb sietnice.

Zdroj:

optika

Referencia:

Vienola, KV, a kol. (2022) Optoretinografia založená na rýchlosti pre klinické aplikácie. Optika. doi.org/10.1364/OPTICA.460835.

.