Отнема само част от секундата, докато светлината премине през окото ви, за да създаде изображение в мозъка, което ви позволява да видите думите на екрана в момента.
Тази способност обаче може да бъде отслабена, което понякога води до пълна слепота – когато ключови структури в окото са загубени поради състояния като свързана с възрастта дегенерация на макулата (МДСВ), която засяга милиони хора, и пигментен ретинит (RP), едно от най-честите наследствени заболявания на ретината.
Но интердисциплинарен екип от учени, финансиран от инициативата Medicine by Design на Университета в Торонто, вярва, че има възможност да промени ситуацията. Техният план, включва използването на стволови клетки за възстановяване на зрението.
„Това е изключително трудно изследване, но видяхме известен напредък във възстановяването на зрението при мишки“, казва Моли Шойчет, професор в катедрата по химично инженерство и приложна химия във Факултета по приложни науки в Института по Биомедицинско инженерство, а също така и изследовател в Центъра за клетъчни и биомолекулни изследвания Donnelly.
„Сега имаме обединен интегриран екип от експерти, и смятаме, че можем да направим следващата голяма стъпка.“
Екипът на Шойчет включва Валери Уолъс, старши учен в Изследователския институт в Крембил към University Health Network и професор в катедрата по лабораторна медицина и патобиология на U of T в Медицинския факултет на Temerty, Дерек ван дер Коой, професор в катедрата по молекулярни генетика в Медицинския факултет на Temerty и изследовател в Центъра за клетъчни и биомолекулярни изследвания Donnelly, и Джули Лефевр, учен в програмата за невронауки и психично здраве в детската болница (SickKids) и асистент в катедрата по молекулярна генетика в Медицински факултет Темерти.
Екипът е един от 11-те, които споделят близо 21 милиона долара финансиране от Medicine by Design за три години.
Medicine by Design е стратегическа изследователска инициатива, която работи върху намирането на сходства между инженерство, медицина и наука, за да катализира трансформиращите открития в регенеративната медицина и да ги ускори към клинично въздействие.
За да оцените предизвикателствата, пред които е изправен екипът, първо трябва да разберете как виждат очите ни. Светлината преминава през окото ви и достига до ретината. Фоторецепторните клетки в ретината абсорбират светлината и преобразуват енергията в електрически сигнали, които отиват в мозъка, позволявайки зрение. Фоторецепторите имат симбиотична връзка с пигментния епител на ретината (RPE), а RPE клетките поддържат оцеляването и функционирането на фоторецепторите. Свързаната с възрастта дегенерация на макулата и пигментният ретинит водят до загуба на фоторецептори и RPE, а без тях не можем да виждаме.
Но могат ли фоторецепторите и RPE да бъдат създадени от стволови клетки, след което да бъдат трансплантирани в очите, за да се възстанови загубеното зрение?
„Успяхме да трансплантираме фоторецептори и RPE клетки в очите на мишки, които са загубили зрението си поради МДСВ“, казва Шойчет. „Наблюдавахме известно възстановяване на зрението, което е вълнуващо. Но в същото време повечето от трансплантираните клетки загиват и някои от тези, които оцелеят, изглежда прехвърлят своите протеини към фоторецепторите на мишката в процес, който Уолъс и нейният екип описват като пренос на материал.
Изследователите се натъкват на проблема с трансфера на материала, когато използват зелени флуоресцентно маркирани фоторецептори за трансплантация. Това позволява на екипа да следва по-лесно интегрирането на фоторецепторите – или поне така са си мислили.
„Видяхме много зелени клетки в ретината след трансплантацията, което смятахме, че означава, че нашите стволови клетки се интегрират в ретината. Това ни накара да се почувстваме добре“, казва Шойчет.
Но Уолъс скоро открива, че нещо не е наред. Както се оказва, зеленият цвят не идва от трансплантираните клетки, а по-скоро се поема от съществуващите.
„Това е материалният трансфер, който лабораторията на д-р Уолъс идентифицира“, обяснява Шойчет. „Един фоторецептор прехвърля своя материал – в този случай зеления флуоресцентен протеин – на друг. Мислехме, че трансплантираните клетки се интегрират, но не можахме да установим дали всичко е било успешно.“
Това е разочароващ момент за екипа. Тогава те разбират, че могат, по думите на Шойчет, „да превърнат лимоните в лимонада и да надградят това, което са научили“.
Сега учените планират да направят стъпка напред в клетъчната трансплантация и действително да манипулират трансфера на материал, за да преодолеят мутациите, преобладаващи в RP, което е генетично заболяване.
С това като цел всеки учен се концентрира върху отделна задача като част от общ план. Екипът на Lefebvre е проектирал инструмент, който ще им позволи да оценят успеха на оцеляването на клетките и интегрирането им в невронната верига, която изпраща визуални сигнали до мозъка. Междувременно групата на Уолъс ще се задълбочи в изучаването на процеса на трансфер на материал и как да манипулира гените за преодоляване на мутации при RP. А лабораторията на Ван дер Куй ще работи върху разработването на източник на фоторецептори от човешки стволови клетки.
Лабораторията на Шойчет ще се съсредоточи върху това да направи ретината по-възприемчива към трансплантираните клетки, използвайки иновативни стратегии за доставяне на протеини, съчетани с клетъчна трансплантация. Тя и ван дер Куй наскоро публикуват статия, в която показват за първи път, че чрез трансплантация на RPE и фоторецептори, известно зрение се възстановява.
„Със сигурност има предизвикателства пред работата, но нашият интегриран екипен подход ни прави много по-уверени, че ще постигнем желания резултат, отколкото ако работим отделно“, казва Шойчет.
Тя хвали Medicine by Design за подкрепата и за вдъхновяващото предизвикателство, което идва от изпълнителния директор професор Майкъл Сефтън, изпълнителен директор на инициативата.
„Майкъл помоли всички да проведем изследвания, които са наистина трансформиращи“, казва Шойчет. „Medicine by Design финансира нов начин на мислене за клетъчната терапия, като подкрепя нашата работа. Вълнуващо е да правим тези изследвания и да мислим за преминаване от миши модели към възстановяване на зрението при хората.“ Източник: www.utoronto.ca
