Новое исследование зрения с помощью фМРТ выявило многообещающую модель восстановления функции колбочек.

Заболеваниями сетчатки страдают как люди, так и собаки, и новое исследование дневного зрения с использованием модели собак дает критическое представление об оценке того, «эффективны ли эти замены клеток, когда мы вставляем колбочки в сетчатку глаз этих собак». «Подход к восстановлению конусообразного зрения», — говорит Белтран, доктор медицинских наук, Коринн Р. И Генри Пауэр.

Он и Густаво Агирре сотрудничали с исследователями, включая когнитивного нейробиолога Джеффри К. Агирре, профессором нейробиологии Медицинской школы Перельмана, где они объединили знания о системе сетчатки и измерениях мозга. У собак с тремя различными типами естественных заболеваний сетчатки и у собак с нормальным зрением ученые использовали функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), чтобы оценить реакцию мозга на свет, который стимулирует только колбочки.

Исследователи обнаружили, что фМРТ может обнаружить реакцию мозга на просмотр черно-белой информации, а также цветной информации при дневном свете, а также определить, какая область зрительной коры реагирует на стимуляцию области сетчатки собаки, богатой колбочками и волокнами. Он напоминает ямку человека. Они также обнаружили, что можно использовать функциональную МРТ для измерения относительной степени потери дневного зрения. Используя этот метод на животных с заболеванием сетчатки, вызванным мутацией гена NPHP5, они продемонстрировали, что лечение с помощью генной аугментации восстанавливает реакцию коры головного мозга на черно-белую стимуляцию. Это делает это заболевание перспективным для изучения замены фоторецепторных клеток в качестве лечения в будущем.

Их выводы были опубликованы в Преобразующее видение науки и технологий. Другими соавторами являются Хусейн О. Таскин, бывший исследователь Пенсильванского университета в лаборатории Г.К.Агирре и ныне аспирантка Университета Торонто, и Жаклин Уэйвелл, ветеринарный техник.

«Собачьи модели полезны для изучения заболеваний сетчатки, поскольку они содержат множество различных естественных генетических нарушений, — говорит Таскин, первый автор. — Конечная цель — продемонстрировать, что эти расстройства можно лечить сначала у собак, прежде чем переносить их на людей. » . «Мы надеемся, что терапевтические подходы, успешные на людях, станут доступны ветеринарам и смогут принести пользу четвероногому другу человека», — говорит Густаво Агирре.

«Цель исследования заключалась в том, чтобы увидеть, сколько информации о дневном зрении достигает зрительной системы у этих собак при различных вариантах заболеваний сетчатки», — говорит Джеффри Агирре. Эти знания особенно полезны, говорит он, потому что для того, чтобы узнать, является ли лечение заболеваний сетчатки эффективным, необходимо знать, насколько зрительная функция присутствовала до лечения.

Бельтран говорит, что эта статья показывает, что генная терапия может восстановить функцию колбочки, поскольку она рассматривает модель животного без функции колбочки и показывает улучшение. Он объясняет, что при заболевании, вызванном мутацией NPHP5, колбочки присутствуют, но нефункциональны. Животные с этим заболеванием рождаются дневными слепыми, но изначально обладают некоторым ночным зрением, хотя палочки – фоторецепторы, обеспечивающие ночное зрение – умирают в течение нескольких месяцев, оставляя собак полностью слепыми в течение года.

Предыдущие исследования измеряли реакцию на раздражители с помощью электроретинографии и визуально-поведенческих тестов, что, по словам Белтрана, может потребовать недель, если не месяцев дрессировки собак. «Использование фМРТ в этом исследовании важно, потому что оно быстрее и проще, чем измерение поведения, и не является инвазивным», — говорит Джеффри Агирре. Таскин также отмечает, что ни зрительные поведенческие тесты, ни электроретинография не дают уверенности в том, что происходит в зрительной коре.

Предыдущее исследование показало, что генная терапия сетчатки при типе слепоты, называемом врожденным амаврозом Лебера, связана с восстановлением реакций фМРТ зрительной коры у собак, но характер этого исследования означал, что как палочки, так и колбочки могли способствовать активности коры. . Новое исследование расширяет знания о заболеваниях сетчатки за счет специфической стимуляции колбочек.

Хусейн Таскин — бывший специалист-исследователь кафедры неврологии Медицинской школы Перельмана и нынешний кандидат медицинских наук в Университете Торонто.

Жаклин Уэйвелл — сертифицированный ветеринарный техник Школы ветеринарной медицины Пенсильванского университета.

Густаво Д. Агирре — профессор медицинской генетики и офтальмологии на факультете клинических наук и передовой медицины Пенсильванского университета.

Уильям А. Бельтран — профессор офтальмологии имени Коринн Р. и Генри Бауэра и директор отдела экспериментальной терапии сетчатки факультета клинических наук и передовой медицины Пенсильванского университета.

Джеффри К. Агирре — профессор неврологии, заместитель директора Пенсильванского центра нейронаук и общества и заместитель директора отделения неврологии кафедры неврологии Пенсильванского университета.

Это исследование было поддержано Национальным глазным институтом (гранты R24-EY029890, RO1-EY006855, RO1-EY017549 и P30-EY001583), Fight Blindness Canada Vision 20/20, Fight Blindness Foundation и наградой за исследования в области низкого зрения от Research to Предотвращение слепоты/Lions Clubs 25 Международный фонд.