Przełomowa innowacja pozwala dłużej zachować ludzkie oczy w zdrowiu
Brak dawców ludzkich narządów i trudności z zachowaniem pozyskanych narządów hamują rozwój terapii regeneracyjnych i nowych leków. Nowe podejście do ożywiania i utrzymywania oddawanych ludzkich oczu ma na celu pokonanie tej bariery, aby otworzyć nowe możliwości leczenia zwyrodnienia siatkówki i wielu innych schorzeń, które mogą prowadzić do upośledzenia wzroku i ślepoty. Pia Cosma kierowała projektem ECaBox(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Centrum Regulacji Genomowej(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (CRG) w Barcelonie, gdzie multidyscyplinarny zespół tworzy urządzenie, które reanimuje oczy pobierane od zmarłych. „Naszym celem jest umożliwienie testów przedklinicznych na całych oczach. Oddane ludzkie oczy ulegają szybkiemu uszkodzeniu, w zaledwie kilka godzin, gdy tylko ustanie perfuzja krwi. Projekt ECaBox umożliwia ich resuscytację i konserwację poza ciałem” — wyjaśnia Cosma, profesor badawczy ICREA(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i lider grupy w CRG oraz koordynator projektu. Rozwiązanie ECaBox może być wykorzystywane do ochrony oczu, które mogą być następnie wykorzystane do testowania terapii jaskry, zwyrodnienia plamki związanego z wiekiem, suchego oka, retinopatii cukrzycowej, barwnikowego zapalenia siatkówki i wielu innych. Jak dodaje Cosma: „Oko zachowane poza ciałem może być wykorzystane do badań nad niemal każdą chorobą oczu, możemy też zbadać zastosowanie terapii w dowolnym obszarze oka, w przypadku każdej choroby".
Innowacyjne procedury utrzymują pośmiertną perfuzję i zdrowie oczu
Postępy w dziedzinie ludzkich organoidów, tkanek hodowanych w szalce Petriego, poprawiają sposób naśladowania funkcji oka, ale nie są w stanie ująć jego fizjologicznej złożoności. Ponieważ organoidy zazwyczaj nie mają naczyń krwionośnych, nie mogą prawidłowo modelować złożoności ludzkiej siatkówki, która opiera się na składnikach odżywczych dostarczanych przez naczynia krwionośne. „Każda terapia siatkówki działa w tej dynamice naczyniowo-neuronalnej, dlatego ważne jest, aby zrozumieć, jak działają one w tym kontekście fizjologicznym przed testowaniem na ludziach” — mówi Cosma. Korzystając z oprogramowania i projektowania 3D, zespół zaprojektował ECaBox do podtrzymywania oddanych oczu i utrzymywania rurki perfuzyjnej na miejscu, aby można było przywrócić przepływ płynu w naczyniach krwionośnych oka. Oczy oddawane przez ludzi zostały pobrane po śmierci za pisemną zgodą uzyskaną od członków rodziny, zgodnie z hiszpańskim prawem, i przy aprobacie szpitalnych komisji etycznych. „Systemy pompowania i natleniania kontrolują przepływ płynów i nawilżenie rogówki w czasie, gdy oczy są utrzymywane poza ciałem” — zauważa Cosma. W celu reanimacji i zachowania oczu, cienka rurka jest wprowadzana do tętnicy ocznej i mocowana na miejscu. Perfuzat do elektrofizjologii, czyli specjalistyczny, kontrolowany roztwór soli lub buforu, jest pompowany przez tętnicę z kontrolowaną prędkością przepływu, a struktura oka i wypełnienie naczyń krwionośnych są badane za pomocą obrazowania siatkówki, skanów optycznych i obrazowania rentgenowskiego 3D o wysokiej rozdzielczości. Obrazy są przetwarzane przy użyciu modeli sztucznej inteligencji (AI) w celu identyfikacji i analizy naczyń krwionośnych. Sieci naczyń krwionośnych są ustawiane, dzielone na regiony, a ich długość, objętość i gęstość mierzone, aby umożliwić porównywanie oczu. Sztuczna inteligencja również odgrywa tu istotną rolę: „Możemy określić stan zdrowia siatkówki za pomocą barwienia tkanek, obrazowania komórek, cytometrii przepływowej do pomiaru żywych komórek i elektrycznych zapisów odpowiedzi siatkówki na światło. Uszkodzenia siatkówki można oceniać, a następnie klasyfikować za pomocą modeli sztucznej inteligencji przeszkolonych na obrazach histologicznych”.
Ważny krok naprzód w dziedzinie transplantacji narządów
Badanie to jest dowodem na to, że narządy zachowane ex vivo są przydatne w rozwoju terapii, a także ma wpływ na dziedzinę przeszczepów narządów. Rozwiązanie ECaBox znacznie obniży koszty branży farmaceutycznej, umożliwiając testowanie znacznie większej liczby terapii. Jak dodaje Cosma: „Rzeczywiście, organizacje z USA wykazały zainteresowanie, a posiadane przez nas dane dostarczają mocnych dowodów na to, że badania przedkliniczne można prowadzić na tkankach pobranych po śmierci, jako części standardowej baterii testów przedklinicznych, które muszą przeprowadzać firmy farmaceutyczne w przypadku nowych terapii”.
