แผนที่เซลล์เรตินาสามารถพัฒนาการรักษาได้อย่างแม่นยำ

แผนที่ของมนุษย์ RPE

ภาพ: นักวิจัยวิเคราะห์ RPE จากผู้บริจาค 9 รายโดยใช้ปัญญาประดิษฐ์ และระบุประชากรย่อย 5 กลุ่มของ RPE ประชากรเหล่านี้เป็นไปตามสเปกตรัมในแง่ของพื้นที่เซลล์ อัตราส่วนกว้างยาว รูปหกเหลี่ยม และจำนวนเพื่อนบ้าน Foveal RPE (P1) ที่จำเป็นสำหรับการมองเห็นจากส่วนกลางมักจะเป็นรูปหกเหลี่ยมที่สมบูรณ์แบบและแน่นเข้าด้วยกัน อุปกรณ์ต่อพ่วง RPE (P5) เป็นรูปหกเหลี่ยมที่สมบูรณ์แบบน้อยกว่าและกระจายออกไปมากกว่า
ดู มากกว่า

เครดิต: เครดิต: Davide Ortolan, Ph.D.

นักวิจัยได้ระบุความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างเซลล์ที่ประกอบด้วยเนื้อเยื่อในเรตินาที่มีความสำคัญต่อการรับรู้ทางสายตาของมนุษย์ นักวิทยาศาสตร์จาก National Eye Institute (NEI) ได้ค้นพบกลุ่มย่อยของ retinal pigment epithelium (RPE) จำนวน 5 กลุ่ม ซึ่งเป็นชั้นเนื้อเยื่อที่หล่อเลี้ยงและสนับสนุนเซลล์รับแสงที่รับรู้แสงของเรตินา นักวิจัยได้วิเคราะห์ภาพ RPE ที่ความละเอียดเซลล์เดียวโดยใช้ปัญญาประดิษฐ์เพื่อสร้างแผนที่อ้างอิงซึ่งระบุตำแหน่งของประชากรย่อยแต่ละกลุ่มภายในดวงตา รายงานการวิจัยที่ตีพิมพ์ใน การดำเนินการของ National Academy of Sciences.

Michael F. Chiang, MD, ผู้อำนวยการ NEI, part “ผลลัพธ์เหล่านี้เป็นกรอบการทำงานแรกในชนิดสำหรับการทำความเข้าใจกลุ่มย่อยของเซลล์ RPE ที่แตกต่างกันและความอ่อนแอต่อโรคจอประสาทตา และสำหรับการพัฒนาการรักษาที่ตรงเป้าหมายเพื่อรักษาโรคเหล่านี้ ของสถาบันสุขภาพแห่งชาติ

Kapil Bharti, Ph.D. หัวหน้านักวิจัยของการศึกษากล่าวว่า “การค้นพบนี้จะช่วยให้เราพัฒนาวิธีการรักษาด้วยเซลล์และยีนที่แม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับโรคตาเสื่อมโดยเฉพาะ

การมองเห็นเริ่มต้นขึ้นเมื่อแสงกระทบกับเซลล์รับแสงแบบแท่งและทรงกรวยที่เรียงต่อกันที่เรตินาที่ด้านหลังของดวงตา เมื่อเปิดใช้งานแล้ว เซลล์รับแสงจะส่งสัญญาณผ่านเครือข่ายที่ซับซ้อนของเซลล์ประสาทเรตินอลอื่นๆ ที่มาบรรจบกันที่เส้นประสาทตาก่อนที่จะเดินทางไปยังศูนย์ต่างๆ ในสมอง RPE อยู่ใต้เซลล์รับแสงในลักษณะชั้นเดียว ลึกหนึ่งเซลล์

อายุและโรคอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงการเผาผลาญในเซลล์ RPE ที่อาจนำไปสู่การเสื่อมสภาพของตัวรับแสง ผลกระทบต่อการมองเห็นจากการเปลี่ยนแปลง RPE เหล่านี้จะแตกต่างกันอย่างมากตามความรุนแรงและตำแหน่งที่เซลล์ RPE อาศัยอยู่ภายในเรตินา ตัวอย่างเช่น การเสื่อมสภาพของจอประสาทตาระยะสุดท้าย (L-ORD) ส่งผลต่อเรตินาส่วนปลายเป็นส่วนใหญ่ และด้วยเหตุนี้จึงส่งผลต่อการมองเห็นส่วนปลาย การเสื่อมสภาพตามอายุ (AMD) ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญของการสูญเสียการมองเห็น ส่วนใหญ่ส่งผลกระทบต่อเซลล์ RPE ในจุดภาพชัด ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการมองเห็นจากส่วนกลาง

Bharti และเพื่อนร่วมงานพยายามที่จะตรวจสอบว่ามีประชากรย่อย RPE ที่แตกต่างกันซึ่งอาจอธิบายฟีโนไทป์ของโรคจอประสาทตาในวงกว้างหรือไม่

ทีมวิจัยใช้ปัญญาประดิษฐ์ (AI) เพื่อวิเคราะห์สัณฐานวิทยาของเซลล์ RPE รูปร่างภายนอก และขนาดของแต่ละเซลล์ พวกเขาฝึกคอมพิวเตอร์โดยใช้รูปภาพ RPE ที่ติดฉลากเรืองแสงเพื่อวิเคราะห์โมโนเลเยอร์ RPE ของมนุษย์ทั้งหมดจากผู้บริจาคซากศพเก้ารายที่ไม่มีประวัติโรคตาที่สำคัญ

คุณสมบัติทางสัณฐานวิทยาถูกคำนวณสำหรับแต่ละเซลล์ RPE – โดยเฉลี่ยประมาณ 2.8 ล้านเซลล์ต่อผู้บริจาค วิเคราะห์เซลล์ทั้งหมด 47.6 ล้านเซลล์ อัลกอริทึมจะประเมินพื้นที่ของแต่ละเซลล์ อัตราส่วนกว้างยาว (ความกว้างต่อความสูง) หกเหลี่ยม และจำนวนเพื่อนบ้าน การศึกษาก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่าฟังก์ชัน RPE เชื่อมโยงกับความหนาแน่นของรอยต่อของเซลล์ ยิ่งแออัดมากเท่าไร ก็ยิ่งบ่งบอกถึงสุขภาพของเซลล์ได้ดีเท่านั้น

ตามสัณฐานวิทยา พวกเขาระบุประชากรย่อยของเซลล์ RPE ที่แตกต่างกันห้ากลุ่ม เรียกว่า P1-P5 ซึ่งจัดเป็นวงกลมที่มีศูนย์กลางรอบ ๆ รอยบุ๋ม ซึ่งเป็นศูนย์กลางของจุดภาพชัดและบริเวณที่ไวต่อแสงที่สุดของเรตินา เมื่อเทียบกับ RPE ในบริเวณรอบนอก RPE ของ foveal มีแนวโน้มที่จะเป็นรูปหกเหลี่ยมอย่างสมบูรณ์และอยู่ในตำแหน่งที่กะทัดรัดกว่า โดยมีจำนวนเซลล์ข้างเคียงมากกว่า

โดยไม่คาดคิด พวกเขาค้นพบว่าเรตินาส่วนปลายมีวงแหวนของเซลล์ RPE (P4) ที่มีพื้นที่เซลล์คล้ายกับ RPE ในและรอบจุดภาพชัดมาก

Davide Ortolan, Ph.D. ผู้เขียนคนแรกของการศึกษากล่าวว่า “การปรากฏตัวของประชากรย่อย P4 เน้นถึงความหลากหลายภายในขอบจอประสาทตา ซึ่งบ่งชี้ว่า RPE อาจมีความแตกต่างในการใช้งานที่เราไม่ทราบ” นักวิจัยในแผนกวิจัยการแปล NEI Ocular และ Stem Cell “จำเป็นต้องมีการศึกษาในอนาคตเพื่อช่วยให้เราเข้าใจบทบาทของประชากรย่อยนี้”

ต่อไป พวกเขาวิเคราะห์ RPE จากซากศพกับ AMD Foveal (P1) RPE มักจะหายไปเนื่องจากความเสียหายของโรค และความแตกต่างระหว่างเซลล์ในประชากรย่อย P2-P5 ไม่มีนัยสำคัญทางสถิติ โดยรวมแล้ว ประชากรย่อย AMD RPE มีแนวโน้มที่จะยืดออกเมื่อเทียบกับเซลล์ RPE ที่ไม่ได้รับผลกระทบจาก AMD

เพื่อทดสอบสมมติฐานเพิ่มเติมว่าการเสื่อมสภาพของจอประสาทตาที่แตกต่างกันส่งผลต่อประชากรย่อยของ RPE ที่เฉพาะเจาะจง พวกเขาได้วิเคราะห์ภาพการเรืองแสงอัตโนมัติของจอประสาทตาแบบ ultrawide-field จากผู้ป่วยที่ได้รับผลกระทบจาก choroideremia, L-ORD หรือการเสื่อมสภาพของจอประสาทตาโดยไม่ได้ระบุสาเหตุของโมเลกุล ในขณะที่การศึกษาเหล่านี้ดำเนินการในช่วงเวลาเดียว พวกเขายังแสดงให้เห็นว่าประชากรย่อยของ RPE ที่แตกต่างกันมีความเสี่ยงต่อโรคความเสื่อมของจอประสาทตาประเภทต่างๆ

“โดยรวมแล้ว ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่า AI สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสัณฐานวิทยาของเซลล์ RPE ก่อนการพัฒนาของการเสื่อมสภาพที่เห็นได้ชัด” Ortolan กล่าว

การเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาที่เกี่ยวข้องกับอายุอาจปรากฏในประชากรย่อย RPE บางกลุ่มก่อนที่จะตรวจพบได้ในประชากรกลุ่มอื่น การค้นพบนี้จะช่วยแจ้งการศึกษาในอนาคตโดยใช้เทคโนโลยีการถ่ายภาพแบบไม่รุกล้ำ เช่น เลนส์ดัดแปลง ซึ่งแก้ไขเซลล์เรตินาในรายละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อน และอาจใช้เพื่อทำนายการเปลี่ยนแปลงในสุขภาพของ RPE ในผู้ป่วยที่ยังมีชีวิต

การศึกษาได้รับทุนจากโครงการวิจัยภายในของ NEI

ข้อมูลอ้างอิง:

Ortolan D, Sharma R, Volkov A, Maminishkis A, Hotaling NA, Huryn LA, Cukras C, Di Marco S, Bisti S, Bharti K. “แผนที่ความละเอียดเซลล์เดียวของเยื่อบุผิวเรตินาของมนุษย์ช่วยค้นพบกลุ่มย่อยที่มีความไวต่อโรคที่แตกต่างกัน” . เผยแพร่เมื่อวันที่ 6 พฤษภาคม 2022 ใน PNAS https://doi.org/10.1073/pnas.2117553119

##

ข่าวประชาสัมพันธ์ฉบับนี้อธิบายถึงผลการวิจัยขั้นพื้นฐาน การวิจัยขั้นพื้นฐานช่วยเพิ่มความเข้าใจของเราเกี่ยวกับพฤติกรรมของมนุษย์และชีววิทยา ซึ่งเป็นรากฐานของการพัฒนาวิธีการป้องกัน วินิจฉัย และรักษาโรคใหม่ๆ ที่ดีและดีกว่า วิทยาศาสตร์เป็นกระบวนการที่คาดเดาไม่ได้และค่อยๆ เพิ่มขึ้น การวิจัยแต่ละครั้งจะสร้างความก้าวหน้าจากการค้นพบในอดีต ซึ่งมักจะเกิดขึ้นในลักษณะที่ไม่คาดคิด ความก้าวหน้าทางคลินิกส่วนใหญ่จะเป็นไปไม่ได้หากปราศจากความรู้เกี่ยวกับการวิจัยขั้นพื้นฐานขั้นพื้นฐาน หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการวิจัยขั้นพื้นฐาน โปรดไปที่ https://www.nih.gov/news-events/basic-research-digital-media-kit

NEI เป็นผู้นำการวิจัยของรัฐบาลกลางเกี่ยวกับระบบการมองเห็นและโรคตา NEI สนับสนุนโปรแกรมวิทยาศาสตร์พื้นฐานและวิทยาศาสตร์ทางคลินิกเพื่อพัฒนาวิธีการรักษาสายตาและตอบสนองความต้องการพิเศษของผู้ที่มีความบกพร่องทางการมองเห็น สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดไปที่ https://www.nei.nih.gov

เกี่ยวกับสถาบันสุขภาพแห่งชาติ (NIH): NIH ซึ่งเป็นหน่วยงานวิจัยทางการแพทย์ของประเทศ ประกอบด้วยสถาบันและศูนย์ 27 แห่ง และเป็นส่วนหนึ่งของกระทรวงสาธารณสุขและบริการมนุษย์ของสหรัฐอเมริกา NIH เป็นหน่วยงานหลักของรัฐบาลกลางที่ดำเนินการและสนับสนุนการวิจัยทางการแพทย์ขั้นพื้นฐาน ทางคลินิก และการแปล และกำลังตรวจสอบสาเหตุ การรักษา และการรักษาโรคทั้งที่พบบ่อยและหายาก สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ NIH และโครงการต่างๆ โปรดไปที่ https://www.nih.gov/

NIH…เปลี่ยนการค้นพบสู่สุขภาพ®


(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*