Μελέτη δείχνει έναν νέο τρόπο για την αναστροφή της γενετικής τύφλωσης σε ένα θηλαστικό
Photoreceptors are κυττάρων στο αμφιβληστροειδή (back of the eye) which when activated send signal to the εγκέφαλος. Cone photoreceptors are necessary for daytime vision, perception of colours and visual acuteness. These cones expire when eye diseases reach a later stage. Just like our brain cells, photoreceptors do not regenerate i.e. once they mature they stop dividing. So, destruction of these cells can diminish vision and sometimes even cause blindness. Researchers supported by National Eye Institute of the National Institutes of Health USA have successfully cured συγγενής τύφλωση σε ποντίκια, επαναπρογραμματίζοντας υποστηρικτικά κύτταρα στον αμφιβληστροειδή - που ονομάζεται γλοία Müller - και μετατρέποντάς τα σε φωτοϋποδοχείς ράβδου στη μελέτη τους που δημοσιεύτηκε στο Φύση. Αυτές οι ράβδοι είναι ένας τύπος κυττάρων υποδοχέα φωτός που χρησιμοποιούνται γενικά για όραση σε χαμηλό φωτισμό, αλλά φαίνεται επίσης ότι προστατεύουν τους φωτοϋποδοχείς κώνου. Οι ερευνητές κατάλαβαν ότι εάν αυτές οι ράβδοι μπορούν να αναγεννηθούν εσωτερικά στο μάτι, αυτή είναι μια πιθανή θεραπεία για πολλά μάτια ασθένειες στην οποία επηρεάζονται κυρίως οι φωτοϋποδοχείς.
Έχει διαπιστωθεί εδώ και καιρό ότι η γλοία Müller έχει ισχυρό αναγεννητικό δυναμικό σε άλλα είδη όπως το ζέβρα, το οποίο αποτελεί εξαιρετικό οργανισμό πρότυπο για έρευνα. Η γλοία Müller διαιρείται και αναγεννάται ως απόκριση στον τραυματισμό του αμφίβιου οφθαλμού σε ζέβρα. Μετατρέπονται επίσης σε φωτοϋποδοχείς και άλλους νευρώνες και αντικαθιστούν κατεστραμμένους ή χαμένους νευρώνες. Ως εκ τούτου, το zebrafish μπορεί να δει ξανά ακόμα και μετά από σοβαρό τραυματισμό στον αμφιβληστροειδή. Αντίθετα, τα μάτια των θηλαστικών δεν επισκευάζονται με αυτόν τον τρόπο. Τα Müller glia υποστηρίζουν και τρέφουν τα γύρω κύτταρα, αλλά δεν αναγεννούν τους νευρώνες με αυτόν τον ρυθμό. Μετά από έναν τραυματισμό, μόνο ένας πολύ μικρός αριθμός κυττάρων αναδημιουργείται, κάτι που μπορεί να μην είναι εντελώς χρήσιμο. Κατά τη διεξαγωγή εργαστηριακών πειραμάτων, τα θηλαστικά Müller glia θα μπορούσαν να μιμηθούν αυτά στα ψάρια ζέβρα, αλλά μόνο αφού προκληθεί κάποιος τραυματισμός στον ιστό του αμφιβληστροειδούς, ο οποίος δεν είναι σκόπιμο, καθώς θα είναι αντιπαραγωγικό. Οι επιστήμονες αναζήτησαν έναν τρόπο να επαναπρογραμματίσουν τη γλοία Müller των θηλαστικών ώστε να γίνει φωτοϋποδοχέας ράβδου χωρίς να προκληθεί τραυματισμός στον αμφιβληστροειδή. Αυτό θα ήταν σαν τον μηχανισμό «αυτοεπισκευής» του ίδιου του θηλαστικού.
Στο πρώτο βήμα του επαναπρογραμματισμού, οι ερευνητές έκαναν ένεση στα μάτια των ποντικών με ένα γονίδιο που θα ενεργοποιούσε την πρωτεΐνη βήτα-κατενίνης η οποία προκάλεσε τη διαίρεση της γλοίας Muller. Στο δεύτερο βήμα που έγινε μετά από αρκετές εβδομάδες, έγχυσαν παράγοντες που διέγειραν τα πρόσφατα διαιρεμένα κύτταρα να ωριμάσουν σε φωτοϋποδοχείς ράβδου. Τα νεοσχηματισμένα κύτταρα στη συνέχεια παρακολουθήθηκαν οπτικά χρησιμοποιώντας μικροσκόπιο. Αυτοί οι νέοι ράβδοι φωτοϋποδοχείς που δημιουργήθηκαν ήταν παρόμοιοι στη δομή με τους πραγματικούς και μπορούσαν να ανιχνεύσουν το εισερχόμενο φως. Επιπλέον, σχηματίστηκαν συναπτικές δομές ή το δίκτυο επιτρέποντας σε ράβδους να διασυνδέονται με άλλα κύτταρα μέσα στον αμφιβληστροειδή για να μεταδίδουν σήματα στον εγκέφαλο. Για να ελεγχθεί η λειτουργικότητα αυτών των φωτοϋποδοχέων ράβδου, έγιναν πειράματα σε ποντίκια που έπασχαν από συγγενή τύφλωση – ποντίκια που γεννήθηκαν τυφλά δεν είχαν φωτοϋποδοχείς ράβδου που λειτουργούν. Ενώ αυτά τα τυφλά ποντίκια είχαν ράβδους και κώνους, αυτό που τους έλειπε ήταν δύο κρίσιμα γονίδια που επιτρέπουν στους φωτοϋποδοχείς να μεταδίδουν σήματα. Οι φωτοϋποδοχείς της ράβδου αναπτύχθηκαν με παρόμοιο τρόπο σε τυφλά ποντίκια που έχουν παρόμοια λειτουργία όπως σε κανονικά ποντίκια. Παρατηρήθηκε δραστηριότητα σε μέρος του εγκεφάλου που λαμβάνει οπτικά σήματα όταν αυτά τα ποντίκια εκτέθηκαν στο φως. Έτσι, νέες ράβδοι είχαν συνδεθεί για να μεταδώσουν με επιτυχία μηνύματα στον εγκέφαλο. Πρέπει ακόμα να αναλυθεί εάν νέες ράβδοι αναπτύσσονται και λειτουργούν σωστά σε ένα άρρωστο μάτι όπου τα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς δεν συνδέονται ή δεν αλληλεπιδρούν σωστά.
This approach is less invasive or damaging than other θεραπείες available like inserting stem cells into retina for regeneration purpose and is a step forward for this field. Experiments are ongoing to assess if mice who were born blind regained the ability to perform visual tasks e.g. running through a maze. At this point it looks like mice perceived light but were not able to make out shapes. Researchers would want to test this technique on human retinal tissue. This study had advanced our efforts towards regenerative therapies for τύφλωση caused by genetic eye illnesses like retinitis pigmentosa, age-related diseases and injuries.
***
{Μπορείτε να διαβάσετε την αρχική ερευνητική εργασία κάνοντας κλικ στον σύνδεσμο DOI που δίνεται παρακάτω στη λίστα των αναφερόμενων πηγών}
Πηγές)
Οι Yao K et al. 2018. Αποκατάσταση της όρασης μετά από de novo γένεση φωτοϋποδοχέων ράβδου σε αμφιβληστροειδή θηλαστικών. Φύση. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0425-3
***
