Viața după moarte pentru ochiul uman: revigorarea celulelor sensibile la lumină

Oamenii de știință din domeniul vederii reînvie celulele sensibile la lumină din ochii donatorilor de organe

Într-o serie de descoperiri care ar putea transforma cercetarea asupra creierului și vederii, oamenii de știință au reînviat celulele neuronale sensibile la lumină în ochii donatorilor de organe și au restabilit comunicarea dintre ele.

Miliarde de neuroni din sistemul nervos central transmit informații senzoriale sub formă de semnale electrice; în ochi, neuroni specializați numiți fotoreceptori detectează lumina.

Publicare astăzi (11 mai 2022) în revistă Naturăo echipă de cercetători de la Centrul pentru ochi John A. Moran de la Universitatea din Utah și colaboratori de la Scripps Research descriu modul în care au folosit retina ca model al sistemului nervos central pentru a studia moartea neuronilor și noi metode de a reînvia.

„Am reușit să trezim celule fotoreceptoare din macula umană, care este partea retinei responsabilă pentru vederea noastră centrală și pentru capacitatea noastră de a vedea detaliile fine și culorile”, spune Fatima Abbas, Ph.D. Moran Eye Center, autorul principal. a studiului publicat. „În ochii obținuți până la cinci ore după moartea unui donator de organe, aceste celule au răspuns la lumină puternică, lumini colorate și chiar fulgerări foarte slabe de lumină”.

Frans Vinberg, PhD, și Fatima Abbas, PhD, de la John A. Moran Eye Center de la Universitatea din Utah discută despre ultimul lor studiu, publicat în Nature. Abbas și Vinberg au reînviat celulele neuronale sensibile la lumină în ochii donatorilor de organe și au restabilit comunicarea între ele într-o serie de descoperiri care urmează să transforme cercetarea asupra creierului și vederii. Credit: John A. Moran Eye Center de la Universitatea din Utah

În timp ce primele experimente au reînviat fotoreceptorii, celulele păreau să-și fi pierdut capacitatea de a comunica cu alte celule din retină. Cercetătorii au identificat privarea de oxigen ca fiind factorul critic care duce la această pierdere a comunicării.

Pentru a face față provocării, profesorul asociat de cercetare Scripps Anne Hanneken, MD, a procurat ochi de donator de organe în 20 de minute de la deces, în timp ce cercetătorul de la Moran Eye Center, Frans Vinberg, dr., a proiectat o unitate specială de transport pentru a restabili oxigenarea și alți nutrienți. ochii donatorului de organe.

Fatima Abbas

Fatima Abbas, PhD, este bursier postdoctoral în laboratorul lui Frans Vinberg, PhD, la Centrul pentru ochi John A. Moran de la Universitatea din Utah și autorul principal al studiului. Abbas a efectuat experimente în întuneric prin expunerea țesutului ochiului donatorului la diferite tipuri de lumină și înregistrând răspunsurile fotoreceptorilor. Credit: John A. Moran Eye Center de la Universitatea din Utah

Vinberg a construit, de asemenea, un dispozitiv pentru a stimula retina și a măsura activitatea electrică a celulelor sale. Folosind această abordare, echipa a reușit să restabilească un semnal electric specific văzut în ochii vii, „unda b”. Aceasta este prima înregistrare a undei B realizată din retina centrală a ochilor umani post-mortem.

„Am reușit să facem ca celulele retiniene să vorbească între ele, așa cum fac în ochiul viu, pentru a media vederea umană”, spune Vinberg. „Studiile anterioare au restabilit o activitate electrică foarte limitată în ochii donatorilor de organe, dar acest lucru nu a fost niciodată realizat în macula și niciodată în măsura în care am demonstrat-o acum”.

Procesul demonstrat de echipă ar putea fi folosit pentru a studia alte țesuturi neuronale din sistemul nervos central. Acesta este un progres tehnic transformator care poate ajuta cercetătorii să înțeleagă mai bine bolile neurodegenerative, inclusiv bolile retiniene orbitoare, cum ar fi degenerescenta maculară legată de vârstă.

Francois Vinberg

Frans Vinberg, PhD, în laboratorul său de la John A. Moran Eye Center de la Universitatea din Utah. Vinberg a publicat un studiu în Nature, care detaliază modul în care a reînviat celulele neuronale sensibile la lumină în ochii donatorilor de organe și a restabilit comunicarea dintre ele, ca parte a unei serii de descoperiri menite să transforme cercetarea și viziunea asupra creierului. Credit: John A. Moran Eye Center de la Universitatea din Utah

cel Natură Studiul „Renașterea semnalizării luminii în șoarecele postmortem și retina umană” a furnizat acum date de la peste 40 de ochi donatori umani, inclusiv prima descriere a unui mecanism care ar trebui să limiteze viteza vederii centrale umane.

Vinberg subliniază că această abordare poate reduce costurile de cercetare în comparație cu cercetarea pe primate non-umane și dependența de modele animale care produc rezultate care nu se aplică întotdeauna oamenilor. Deși șoarecii sunt folosiți în mod obișnuit în cercetarea vederii, ei nu au maculă. Cercetătorii pot testa, de asemenea, potențiale noi terapii pe celulele oculare umane funcționale, accelerând dezvoltarea medicamentelor.

„Comunitatea științifică poate studia acum viziunea umană într-un mod care pur și simplu nu este posibil cu animalele de laborator”, spune Vinberg. „Sperăm că acest lucru va motiva societățile donatoare de organe, donatorii de organe și băncile de ochi, ajutându-le să înțeleagă noile posibilități interesante pe care le oferă acest tip de cercetare”.

Frans Vinberg și Fatima Abbas

Frans Vinberg, PhD, și Fatima Abbas, PhD, de la John A. Moran Eye Center de la Universitatea din Utah, în laboratorul Vinberg. Cuplul a publicat un studiu în Nature care arată cum au reușit să revigoreze celulele neuronale sensibile la lumină în ochii donatorilor de organe și să restabilească comunicarea dintre ele, ca parte a unei serii de descoperiri care ar putea transforma cercetările asupra creierului și vederii. Credit: John A. Moran Eye Center de la Universitatea din Utah

Hanneken, care este, de asemenea, un chirurg retinian de multă vreme afiliat cu Scripps Memorial Hospital La Jolla, a spus că capacitatea de a produce pete viabile de țesut retinian uman ar putea duce la noi terapii pentru bolile orbitoare.

„Până acum, nu a fost posibil ca celulele din toate straturile diferite ale retinei centrale să comunice între ele așa cum fac în mod normal într-o retină vie”, a spus Hanneken. „În viitor, putem folosi această abordare pentru a dezvolta tratamente care să îmbunătățească vederea și semnalizarea luminii în ochii cu boli maculare, cum ar fi degenerescența maculară legată de vârstă”.

cel Natură se alătură unui corp de știință care ridică întrebări despre natura ireversibilă a morții, definită parțial prin pierderea ireversibilă a activității neuronale.[{” attribute=””>Yale University researchers made headlines when they revived the disembodied brains of pigs four hours after death, but they did not restore global neuronal activity.

Authors of the study are: Fatima Abbas, Silke Becker, Bryan W. Jones, and Frans Vinberg of the University of Utah, Ludovic S. Mure and Satchidananda Panda of The Salk Institute for Biological Studies, and Anne Hanneken of Scripps Research.

Donor eyes for the study were obtained in collaboration with the Utah Lions Eye Bank, the San Diego Eye Bank, and organ donor society LifeSharing. The research team is deeply grateful to those who donated their eyes and their legal representatives who accommodated the surgical team’s effort to procure the eyes.

Reference: “Revival of light signaling in the postmortem mouse and human retina” 11 May 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-04709-x

The research was supported by the National Institutes of Health and an Unrestricted Grant from Research to Prevent Blindness, New York, NY, to the Department of Ophthalmology & Visual Sciences, University of Utah.

Add Comment