Обнаружен новый возможный механизм потери зрения

Фото: eyecenterperm.ru
Фото: eyecenterperm.ru

Учёные из Немецкого центра нейродегенеративных заболеваний Erkrankungen (DZNE) и Центра регенеративной терапии Дрездена (CRTD) в TU Dresden обнаружили, что зрительные клетки в сетчатке человека могут не просто погибнуть при некоторых заболеваниях, а заранее механически транспортироваться из сетчатки.

Для своих исследований они использовали миниатюрные человеческие сетчатки, произведённые в лаборатории - так называемые органоиды.

«Этот принцип, известный как экструзия клеток, еще не изучался при нейродегенеративных заболеваниях», — говорит профессор Майк Карл, возглавляющий исследовательскую группу. Возрастная макулярная дегенерация (ВМД) является основной причиной слепоты и тяжёлых нарушений зрения. Подсчитано, что четверть людей старше 60 лет страдают от ВМД. Макула — это особая область в сетчатке человека, которая необходима, среди прочего, для цветового зрения высокого разрешения. При ВМД тысячи светочувствительных зрительных клеток, так называемых фоторецепторных клеток, теряются в макуле.

«Это было отправной точкой для нашего исследовательского проекта: мы наблюдали, что фоторецепторы потеряны, но мы не смогли обнаружить гибель клеток в сетчатке», — объясняет Майк Карл. «Половина всех фоторецепторов исчезла из органоида сетчатки в течение десяти дней, но, очевидно, что они не погибли в сетчатке»

Исследователи использовали технику, которую они ранее изобрели: они работали с так называемыми органоидами сетчатки — органоподобной трёхмерной моделью сетчатки человека, выращенной из стволовых клеток в лаборатории. Эти органоиды обеспечивают некоторые характеристики человеческой макулы. Команда обнаружила, что двух веществ, ранее описанных при различных нейродегенеративных заболеваниях — белков HBEGF и TNF — достаточно, чтобы вызвать дегенерацию в органоиде сетчатки.

Во время этого процесса исследователи снимали органоиды в режиме реального времени с помощью так называемой живой визуализации, которая считается золотым стандартом для отслеживания клеток. «Мы смогли захватить дегенерацию фоторецепторов посредством экструзии клеток в лаборатории», — говорит Майк Карл. Учёные обнаружили, что эта экструзия запускается активацией белка PIEZO1, датчика биомеханических сил.

То, что биомеханика может играть большую роль в дегенерации сетчатки, является новым открытием. «Сетчатка, как известно, не является биомеханически активной тканью, такой как мышца. Было известно, что заболевания нервной системы связаны с изменением формы клеток, но в какой степени задействованы биомеханические регуляторы, пока детально не изучено», — говорит Карл.

Благодаря органоидам он и его команда смогли наблюдать процессы в ускоренном виде: хотя для исчезновения фоторецепторов у пациентов требуется несколько лет или даже десятилетий, теперь такой процесс может быть воспроизведён в лаборатории всего за 40 дней. На следующем этапе исследователи хотят выяснить, возникает ли этот механизм у пациентов-людей так же, как и у органоидов.

В своём исследовании дрезденские учёные также обнаружили, что фармакологические агенты могут предотвратить экструзию в экспериментальных условиях в их модели. Они использовали специальный змеиный яд, чтобы блокировать механосенсор PIEZO1 на клетках. В результате не только фоторецепторы не были выброшены, но и были предотвращены дальнейшие патологические изменения сетчатки. «Это дает надежду на разработку будущих профилактических и терапевтических методов лечения сложных нейродегенеративных заболеваний, таких как ВМД», — говорит Майк Карл.

Главное за неделю