W nowym badaniu wzroku, wykorzystującym fMRI, odkryto obiecujący model przywracania funkcji czopków

Choroby siatkówki dotykają zarówno ludzi, jak i psy, a nowe badanie widzenia dziennego na psim modelu dostarcza kluczowych informacji pozwalających ocenić, „czy wymiana komórek — polegająca na umieszczeniu czopków w siatkówkach oczu tych psów — zakończy się sukcesem”. „Podejście do przywracania widzenia w kształcie stożka” – mówi Beltran, lekarz medycyny, Corinne R. I Henry’ego Powera.

On i Gustavo Aguirre współpracowali z badaczami, w tym z neurobiologiem poznawczym Jeffreyem K. Aguirre, profesor neurologii w Perelman School of Medicine, gdzie połączyli wiedzę na temat układu siatkówki i pomiarów mózgu. U psów z trzema różnymi rodzajami naturalnie występujących chorób siatkówki oraz u psów z prawidłowym wzrokiem naukowcy wykorzystali funkcjonalne obrazowanie rezonansu magnetycznego (fMRI) do oceny reakcji mózgu na światło stymulujące wyłącznie komórki czopkowe.

Naukowcy odkryli, że fMRI może wykryć reakcje mózgu na oglądanie w świetle dziennym informacji czarno-białych i kolorowych, a także określić, który obszar kory wzrokowej reaguje na stymulację obszaru siatkówki psa bogatego w czopki i włókna. Przypomina dołek ludzki. Odkryli również, że mogliby wykorzystać funkcjonalny rezonans magnetyczny do pomiaru względnego stopnia utraty wzroku w ciągu dnia. Stosując tę ​​​​technikę u zwierząt z chorobą siatkówki spowodowaną mutacją w genie zwanym NPHP5, wykazali, że leczenie polegające na augmentacji genu przywraca reakcję kory na czarno-białą stymulację. To sprawia, że ​​choroba ta jest obiecującą chorobą, w przypadku której w przyszłości można będzie badać wymianę komórek fotoreceptorów w ramach leczenia.

Ich ustalenia zostały opublikowane w Transformacyjna nauka i technologia wizji. Inni współautorzy to Hussein O. Taskin, była specjalistka ds. badań Penn w laboratorium GKAguirre i obecnie absolwentka Uniwersytetu w Toronto, oraz Jacqueline Wavell, technik weterynarii.

„Modele psów są przydatne w badaniu chorób siatkówki, ponieważ zawierają różnorodne, naturalnie występujące zaburzenia genetyczne” – mówi Taskin, pierwszy autor. „Ostatecznym celem jest wykazanie, że zaburzenia te można leczyć najpierw u psów, a następnie przenieść je na ludzi. ” . „Mamy nadzieję, że podejścia terapeutyczne skuteczne u ludzi staną się dostępne dla weterynarzy, dzięki czemu będą mogły przynieść korzyści czworonożnemu przyjacielowi człowieka” – mówi Gustavo Aguirre.

„Celem badania było sprawdzenie, ile informacji na temat widzenia w dzień dociera do układu wzrokowego tych psów w przypadku różnych wersji chorób siatkówki” – mówi Jeffrey Aguirre. Wiedza ta jest szczególnie przydatna, mówi, ponieważ aby wiedzieć, czy leczenie chorób siatkówki jest skuteczne, należy wiedzieć, w jakim stopniu wzrok był obecny przed leczeniem.

Beltran twierdzi, że ten artykuł pokazuje, że terapia genowa może przywrócić funkcję czopków, ponieważ analizuje model zwierzęcy bez funkcji czopków i wykazuje poprawę. Wyjaśnia, że ​​w chorobie spowodowanej mutacją NPHP5 szyszki są obecne, ale nie funkcjonują. Zwierzęta chore na tę chorobę rodzą się ślepe na dzień, ale początkowo widzą częściowo w nocy, chociaż pręciki – fotoreceptory umożliwiające widzenie w nocy – obumierają po kilku miesiącach, pozostawiając psy całkowicie ślepe w ciągu roku.

W poprzednich badaniach mierzono reakcje na bodźce za pomocą elektroretinografii i wizualnych testów behawioralnych, co według Beltrana może wymagać tygodni, jeśli nie miesięcy szkolenia psów. Wykorzystanie fMRI w tym badaniu jest ważne, ponieważ jest szybsze i łatwiejsze niż pomiar zachowania, a także nie jest inwazyjne, mówi Jeffrey Aguirre. Taskin zwraca również uwagę, że ani wizualne testy behawioralne, ani elektroretinografia nie dają pewności co do tego, co dzieje się w korze wzrokowej.

Poprzednie badanie wykazało, że terapia genowa siatkówki w przypadku zaburzenia ślepoty zwanego wrodzoną ślepotą Lebera jest powiązana z odzyskaniem odpowiedzi fMRI z kory wzrokowej psów, ale charakter tego badania oznaczał, że zarówno reakcja pręcików, jak i czopków mogła przyczynić się do aktywności korowej. . Nowe badanie poszerza wiedzę na temat chorób siatkówki poprzez specyficzną stymulację czopków.

Huseyin Taskin jest byłym specjalistą ds. badań na Wydziale Neurologii w Perelman School of Medicine i obecnym doktorantem nauk medycznych na Uniwersytecie w Toronto.

Jacqueline Wavell jest certyfikowanym technikiem weterynarii w Szkole Medycyny Weterynaryjnej Uniwersytetu Pensylwanii.

Gustavo D. Aguirre jest profesorem genetyki medycznej i okulistyki na Wydziale Nauk Klinicznych i Medycyny Zaawansowanej Uniwersytetu Pensylwanii.

Williama A. Beltran jest profesorem okulistyki Corinne R. i Henry Bauer oraz dyrektorem Oddziału Eksperymentalnych Terapii Siatkówki na Wydziale Nauk Klinicznych i Medycyny Zaawansowanej w Penn Vet.

Jeffrey K. Aguirre jest profesorem neurologii, zastępcą dyrektora Penn Center for Neuroscience and Society oraz zastępcą dyrektora Oddziału Neurologii na Wydziale Neurologii w Penn Medicine.

Badanie to było wspierane przez National Eye Institute (granty R24-EY029890, RO1-EY006855, RO1-EY017549 i P30-EY001583), Fight Blindness Canada Vision 20/20, Fight Blindness Foundation oraz nagrodę Low Vision Research Award od Research to Zapobiegaj ślepocie/ Lions Clubs 25 Międzynarodowa Fundacja.