En ny avbildningsmetod kan hjälpa till att påskynda utvecklingen av nya behandlingar för ögonsjukdomar

En ny avbildningsmetod kan hjälpa till att påskynda utvecklingen av nya behandlingar för ögonsjukdomar

Forskare har utvecklat en enkel och snabb metod för att utföra optoretinografi, en avbildningsteknik som mäter ljusinducerad funktionell aktivitet i ögats näthinna, nätverket av neuroner längst bak i ögat som ansvarar för att upptäcka ljus och initiera syn. Näthinnesjukdomar som makuladegeneration och diabetisk retinopati drabbar mer än 50 procent av personer i USA över 60 år. Dessa sjukdomar påverkar näthinnans funktion på ett sätt som minskar synen och kan, om de inte behandlas, leda till blindhet. Det nya tillvägagångssättet kan bidra till att påskynda utvecklingen av nya behandlingar för ögonsjukdomar.

Optoretinografi har vanligtvis använt mycket dyr utrustning som krävde flera experter för att fungera, samtidigt som den producerat enorma mängder data som krävde omfattande datorresurser. Vi hittade ett sätt att göra det billigare och snabbare.”

Ravi Jonnal, forskargruppsledare, University of California, Davis

Jonnal och kollegor rapporterar sitt nya tillvägagångssätt, som de kallar hastighetsbaserad optoretinografi, i Optica, Optica Publishing Groups tidskrift för högeffektiv forskning. De visar också metodens förmåga att mäta näthinnesvar hos tre friska frivilliga.

"Även om hastighetsbaserad optoretinografi potentiellt skulle kunna ge kliniker mer exakt och tidigare information om förlust av funktion i näthinnan, är dess första verkliga inverkan mer sannolikt att påskynda kliniska prövningar för nya behandlingar för retinala sjukdomar", säger Jonnal, som utförde några av de första optoretinografiska mätningarna som doktorand i Don Millers laboratorium vid Indiana University. "Om vi ​​kan se om näthinnans funktion förbättras eller försämras snabbare än med traditionella tester som ögondiagram, kommer detta att avsevärt påskynda utvecklingen av behandlingar."

Spåra formförändringar

Optoretinografi upptäcker subtila förändringar i formen av nervceller som producerar eller överför signaler i näthinnan. Hittills har Jonnal och andra forskare använt adaptiv optik och optisk koherenstomografi (OCT) för att visualisera och spåra dessa neuroner i det levande, rörliga ögat, sedan tillämpat rörelsekorrigeringsalgoritmer för att stabilisera bilderna och extrahera det funktionella svaret. Denna kostsamma och tidskrävande process kräver att man bestämmer och spårar platsen för individuella cellfunktioner och använder dessa platser för att avgöra om cellen har ändrat form.

"Om vi ​​använder ett av våra adaptiva optiksystem för att utföra optoretinografiska mätningar, kan experimentet lätt ta en halv dag och resultera i en terabyte data att bearbeta," sa Jonnal. "Att bearbeta data för att extrahera en funktionell signal kommer att ta åtminstone ytterligare en dag eller två."

För att undvika behovet av att lösa upp och spåra individuella neuroner ville Jonnal och kollegor se om de istället kunde mäta hastigheten, eller hastigheten, med vilken näthinnans neuroner rör sig i förhållande till varandra. "Vi trodde att även om placeringen av funktionerna varierade från cell till cell, skulle hastigheten med vilken de rörde sig i förhållande till varandra vara starkt korrelerad mellan celler," sa Jonnal. "Det visade sig vara sant."

Mätning av rörliga nervceller

För att utföra hastighetsbaserad optoretinografi utvecklade forskare en ny OCT-kamera som gör att en enda operatör kan ta bilder från fler platser i näthinnan än vad som är möjligt med andra optoretinografimetoder.

Forskarna visade sin nya teknik genom att samla in mätningar från tre friska frivilliga. De kunde samla in data från varje patient på bara tio minuter och bearbeta dessa data och göra resultat tillgängliga inom 2 till 3 minuter. De visade att de funktionella optoretinografiska svaren mättes med det enkla tillvägagångssättet skalat med den använda ljusstimulusdosen och att dosstimulussvaret var reproducerbart inom och mellan frivilliga.

De planerar nu experiment som syftar till att visa teknikens känslighet för sjukdomsrelaterad dysfunktion. Jonnal arbetar också med läkare vid University of California, Davis, för att använda den för patientavbildning och för att hjälpa till att tolka resultat för försök med stamcellsterapier och genterapibehandlingar för ärftliga retinala sjukdomar. Forskarna skulle också vilja tillämpa den nya optoretinografimetoden på djurmodeller av retinala sjukdomar.

Källa:

optik

Hänvisning:

Vienola, KV, et al. (2022) Hastighetsbaserad optoretinografi för kliniska tillämpningar. Optik. doi.org/10.1364/OPTICA.460835.

.