Nov pristop slikanja bi lahko pomagal pospešiti razvoj novih zdravljenj očesnih bolezni

Nov pristop slikanja bi lahko pomagal pospešiti razvoj novih zdravljenj očesnih bolezni

Raziskovalci so razvili preprosto in hitro metodo za izvajanje optoretinografije, tehnike slikanja, ki meri svetlobno povzročeno funkcionalno aktivnost v mrežnici očesa, mreži nevronov na zadnji strani očesa, ki je odgovorna za zaznavanje svetlobe in sprožitev vida. Bolezni mrežnice, kot sta degeneracija makule in diabetična retinopatija, prizadenejo več kot 50 odstotkov ljudi v Združenih državah, starejših od 60 let. Te bolezni vplivajo na delovanje mrežnice na način, da zmanjšajo vid in, če se ne zdravijo, lahko povzročijo slepoto. Nov pristop bi lahko pomagal pospešiti razvoj novih zdravljenj očesnih bolezni.

Optoretinografija je običajno uporabljala zelo drago opremo, ki je za delovanje zahtevala več strokovnjakov, hkrati pa je proizvajala ogromne količine podatkov, ki so zahtevali obsežne računalniške vire. Našli smo način, kako to narediti cenejše in hitrejše.«

Ravi Jonnal, vodja raziskovalne skupine, Univerza v Kaliforniji, Davis

Jonnal in sodelavci poročajo o svojem novem pristopu, ki ga imenujejo optoretinografija na podlagi hitrosti, v Optici, reviji Optica Publishing Group za raziskave z velikim vplivom. Prav tako dokazujejo sposobnost metode za merjenje odziva mrežnice pri treh zdravih prostovoljcih.

"Čeprav bi lahko optoretinografija, ki temelji na hitrosti, klinikom potencialno zagotovila natančnejše in zgodnejše informacije o izgubi funkcije mrežnice, bo njen prvi resnični učinek verjetneje v pospeševanju kliničnih preskušanj za nova zdravljenja bolezni mrežnice," je dejal Jonnal, ki je izvedel nekaj prvih optoretinografskih meritev kot podiplomski študent v laboratoriju Dona Millerja na univerzi Indiana. "Če lahko vidimo, ali se delovanje mrežnice izboljšuje ali slabša hitreje kot s tradicionalnimi testi, kot so očesne karte, bo to znatno pospešilo razvoj zdravljenja."

Spremljanje sprememb oblike

Optoretinografija zazna subtilne spremembe v obliki nevronov, ki proizvajajo ali prenašajo signale v mrežnici. Doslej so Jonnal in drugi raziskovalci uporabljali adaptivno optiko in optično koherentno tomografijo (OCT) za vizualizacijo in sledenje teh nevronov v živem, premikajočem se očesu, nato pa uporabili algoritme za korekcijo gibanja za stabilizacijo slik in ekstrahiranje funkcionalnega odziva. Ta drag in dolgotrajen postopek zahteva razrešitev in sledenje lokaciji posameznih značilnosti celice ter uporabo teh lokacij za ugotavljanje, ali je celica spremenila obliko.

"Če uporabimo enega od naših prilagodljivih optičnih sistemov za izvajanje optoretinografskih meritev, lahko poskus zlahka traja pol dneva in povzroči terabajt podatkov za obdelavo," je dejal Jonnal. "Obdelava podatkov za pridobivanje funkcionalnega signala bo trajala vsaj še dan ali dva."

Da bi se izognili potrebi po razreševanju in sledenju posameznih nevronov, so Jonnal in sodelavci želeli ugotoviti, ali bi namesto tega lahko izmerili hitrost ali hitrost, s katero se nevroni mrežnice premikajo relativno drug glede na drugega. "Verjeli smo, da tudi če se lokacije funkcij razlikujejo od celice do celice, bi bila hitrost, s katero se premikajo relativno druga proti drugi, zelo povezana med celicami," je dejal Jonnal. "To se je izkazalo za res."

Merjenje gibljivih nevronov

Za izvedbo optoretinografije na podlagi hitrosti so raziskovalci razvili novo kamero OCT, ki enemu operaterju omogoča zajemanje slik z več lokacij v mrežnici, kot je to mogoče z drugimi pristopi optoretinografije.

Raziskovalci so pokazali svojo novo tehniko z zbiranjem meritev treh zdravih prostovoljcev. Od vsakega pacienta so lahko zbrali podatke v samo desetih minutah in te podatke obdelali ter rezultate dali na voljo v 2 do 3 minutah. Pokazali so, da so funkcionalni optoretinografski odzivi, izmerjeni s preprostim pristopom, prilagojeni z uporabljenim odmerkom svetlobnega dražljaja, in da je odziv odmerek-dražljaj ponovljiv znotraj in med prostovoljci.

Zdaj načrtujejo poskuse, katerih cilj je prikazati občutljivost tehnike na disfunkcijo, povezano z boleznijo. Jonnal sodeluje tudi z zdravniki na kalifornijski univerzi v Davisu, da bi ga uporabili za slikanje pacientov in za pomoč pri razlagi rezultatov preskušanj terapij z matičnimi celicami in genskih terapij za podedovane bolezni mrežnice. Raziskovalci bi prav tako radi uporabili nov optoretinografski pristop na živalskih modelih bolezni mrežnice.

Vir:

optika

Referenca:

Vienola, KV, et al. (2022) Optoretinografija na podlagi hitrosti za klinične aplikacije. Optika. doi.org/10.1364/OPTICA.460835.

.