Исследователи открыли способ оживления глаз у доноров органов после смерти, что открывает двери для прогресса в борьбе с возрастной дегенерацией желтого пятна, глаукомой и другими основными причинами слепоты.
Достижение, которое многие эксперты не считали возможным, дает ученым возможность впервые проводить эксперименты на функционирующей сетчатке человека, потенциально открывая сокровищницу новой информации о химии зрения и о том, что идет не так в сложной сети. клеток сетчатки, когда люди начинают терять зрение.
«Если вы не понимаете, какова фундаментальная основа этих аномалий, вы не сможете определить лекарства или другие методы лечения, которые могли бы лечить эти состояния», — сказала Энн Ханнекен, доцент молекулярной медицины в Исследовательском институте Скриппса, Ла. Джолла, Калифорния, и один из руководителей проекта.
Достижение также может помочь продвинуть перспективы пересадки глаза, хотя доктор Ханнекен предупредил, что до таких потенциальных методов лечения еще много лет. Врачи на протяжении десятилетий могут пересаживать роговицу из донорских глаз, но тот внешний слой глаза, который помогает сфокусироваться, не имеет кровоснабжения и не связан напрямую с нейронами сетчатки, которые посылают зрительные сигналы в мозг. Получение трансплантированных глаз или ткани сетчатки для связи с мозгом является сложной задачей.
В области офтальмологии ведутся амбициозные исследования, направленные на поиск новых способов предотвращения, замедления или лечения потери зрения. Стратегии варьируются от разработки лекарств, которые защищают людей с потерей зрения от дальнейшего повреждения, до восстановления зрения с помощью клеточной и генной терапии, которая заменит, регенерирует или восстановит нейроны сетчатки, которые больше не работают. Первое одобрение любой генной терапии было получено в 2018 году для мутации, вызывающей слепоту.
Согласно исследованию, опубликованному в прошлом году в JAMA Ophthalmology, более 7 миллионов американцев всех возрастов живут с потерей остроты зрения, из которых более 1 миллиона слепы. Число жертв растет, частично отражая старение населения и высокую распространенность диабета, предшествующего таким заболеваниям, как глаукома и диабетическая ретинопатия. Во всем мире более 250 миллионов человек имеют потерю зрения, а еще 43 миллиона слепы.
Зрение начинается, когда свет проходит через роговицу и хрусталик и попадает на нейроны, называемые фоторецепторами, которые живут в сетчатке в задней части глаза. Для обработки световых сигналов и передачи их по зрительному нерву в мозг требуется единая сеть других клеток сетчатки, каждая из которых играет определенную роль.
Заболевания глаз, такие как глаукома, возрастная дегенерация желтого пятна и наследственный пигментный ретинит, наносят ущерб зрению, повреждая или убивая различные клетки сетчатки. Класс препаратов, включая Eylea от Regeneron Inc. и Roche Holding. АГ
Луцентис можно вводить в глаз для лечения влажной возрастной дегенерации желтого пятна — наиболее запущенной и изнурительной формы ВМД и основной причины потери способности читать и необратимой слепоты у пожилых людей. Болезнь повреждает слой нейронов, называемый пигментным эпителием сетчатки, который имеет решающее значение для выживания фоторецепторов. Инъекции останавливают рост аномальных протекающих кровеносных сосудов, которые растут под областью макулы сетчатки, отвечающей за четкое центральное зрение.
Но лекарства не влияют на сухую ВМД, более распространенную и раннюю стадию ВМД, и могут быть менее эффективными против множества генетических изменений, каждое из которых представляет собой отдельный вариант заболевания.
«Мы бьем все одним и тем же молотком», — сказала Джулия Халлер, главный офтальмолог глазной больницы Уиллс в Филадельфии. «Более сложное понимание, которое потенциально может привести к большему количеству мишеней для наркотиков и более личным подходам, было бы фантастическим».
Так что, скажем, больше информации о ранних стадиях дегенерации желтого пятна, когда лечение необходимо для защиты от ухудшения заболевания. «Можно представить себе проведение экспериментов на донорских тканях людей, у которых была ранняя дегенерация желтого пятна», — сказала Джоан Миллер, руководитель отдела офтальмологии Гарвардского института глаза и уха штата Массачусетс. «Это может помочь вам понять, каковы некоторые из первых шагов» в этом состоянии.
Исследователи на протяжении десятилетий в значительной степени полагались на исследования на мышах, чтобы понять основы глазных болезней человека. Но мыши не видят цвета. «У них даже нет макулы, и у них нет дегенерации желтого пятна», — сказал д-р Ханнекен, который также является ретинальным хирургом в Мемориальном госпитале Скриппса в Ла-Хойе. «Вам нужна модель, которая имитирует человеческую болезнь».
Это было мотивом шестилетнего поиска доктора Ханнекена, чтобы вернуть мертвые глаза к жизни. Это привлекло скептиков. Попытка оживить мертвые нервные клетки бросила вызов основному убеждению, что смерть нейронов необратима.
Но ее исследование глаз, полученных после вскрытия, убедило доктора Ханнекен в том, что некоторая метаболическая активность сохранялась, по крайней мере, ненадолго после смерти. Эксперименты как с мышами, так и с человеческими посмертными глазами показали, что потеря кислорода и изменение кислотности были главными виновниками быстрой гибели клеток сетчатки.
ПОДЕЛИТЕСЬ СВОИМИ МЫСЛЯМИ
В области офтальмологии ведутся исследования, направленные на поиск новых способов предотвращения, замедления или лечения потери зрения. Что вы считаете самым важным или обнадеживающим? Присоединяйтесь к обсуждению ниже.
Она начала сотрудничество с Франсом Винбергом, нейробиологом из Университета Юты, который построил контейнер, похожий на холодильники, которые хирурги-трансплантологи используют для транспортировки органов, извлеченных у доноров. Контейнер оснащен крошечными резервуарами (которые исследователи обычно заполняют в магазине подводного плавания), чтобы обеспечить кислородом донорские глаза. Глаза также омываются коктейлем питательных веществ, предназначенным для нормализации кислотности, пробуждения клеток сетчатки и восстановления их функций.
Около двух лет исследователи получали пожертвованные глаза из нескольких источников и несли их в контейнере в свою лабораторию для тестирования. Кроме случайного слабого электрического сигнала, они ничего не получили. Они пришли к выводу, что проблема заключается в том, что между смертью донора и удалением глаз прошло слишком много времени.
Затем организация доноров органов согласилась позволить доктору Ханнекену восстановить глаза у пациентов, у которых была объявлена смерть мозга, но которые оставались на аппарате жизнеобеспечения, чтобы сохранить их сердце и другие органы жизнеспособными для трансплантации.
«Это изменило все», — сказала она. В глазах, восстановленных в течение 30–60 минут после отключения системы жизнеобеспечения, исследователи смогли обнаружить весь каскад световых сигналов через макулярную область сетчатки — от фоторецепторов, которые первыми поглощают свет, до нейронов, которые посылают сигналы к мозг. В то время как врачи могут измерять такие сигналы, чтобы диагностировать потерю зрения у пациентов, новое исследование теперь позволяет экспериментировать и тестировать лекарства на донорских глазах, что было бы невозможно на живых людях. Подробности работы были опубликованы в журнале Nature в мае.
Исследователи не смогли доказать, что ожившие глаза действительно могли видеть. «Глаза могут реагировать на свет, [but] они не могут читать заголовки The Wall Street Journal», — сказал д-р Ханнекен. «Они не связаны с мозгом». По ее словам, до сих пор ожившие глаза оставались пригодными для исследований до 24 часов.
По ее словам, усилия по анализу потока данных от световых сигналов уже открыли перспективы для изучения молекулярных аномалий, связанных с различными заболеваниями сетчатки, и разработки способов их лечения.
Действительно, доступ к возрожденной ткани сетчатки глаза человека знаменует собой достижение, которое «поможет нам лучше понять, как работают эти клетки, и повлиять на эту реакцию с помощью лекарств или изменений в экспрессии генов, чтобы позволить им функционировать лучше», — сказал Акрит Содхи, офтальмолог и исследователь. в Johns Hopkins Medicine, Балтимор, который не участвовал в исследовании.
Доктор Ханнекен считает, что результаты исследования выходят за рамки офтальмологии: если можно вернуть к жизни нейроны сетчатки, то как насчет клеток центральной нервной системы, связанных с другими заболеваниями? Она уже начала обсуждения с учеными, которые ищут способы преодоления повреждений нейронов, связанных с инсультом и болезнями Паркинсона и Альцгеймера.
Написать Будущее всего на future@wsj.com
Copyright © 2022 Dow Jones & Company, Inc. Все права защищены. 87990cbe856818d5eddac44c7b1cdeb8