Μελέτη δείχνει έναν νέο τρόπο για την αναστροφή της γενετικής τύφλωσης σε ένα θηλαστικό
Οι φωτοϋποδοχείς είναι κυττάρων στο αμφιβληστροειδή (πίσω μέρος του ματιού) που όταν ενεργοποιηθεί στέλνουν σήμα στο εγκέφαλος. Οι κωνικοί φωτοϋποδοχείς είναι απαραίτητοι για την ημερήσια όραση, την αντίληψη των χρωμάτων και την οπτική οξύτητα. Αυτοί οι κώνοι λήγουν όταν οι οφθαλμικές παθήσεις φτάσουν σε μεταγενέστερο στάδιο. Ακριβώς όπως τα εγκεφαλικά μας κύτταρα, οι φωτοϋποδοχείς δεν αναγεννώνται, δηλαδή μόλις ωριμάσουν σταματούν να διαιρούνται. Έτσι, η καταστροφή αυτών των κυττάρων μπορεί να μειώσει την όραση και μερικές φορές ακόμη και να προκαλέσει τύφλωση. Ερευνητές που υποστηρίζονται από το Εθνικό Ινστιτούτο Οφθαλμών των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας των ΗΠΑ έχουν θεραπεύσει με επιτυχία 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.
Αυτή η προσέγγιση είναι λιγότερο επεμβατική ή επιβλαβής από άλλες θεραπείες διατίθεται όπως η εισαγωγή βλαστοκυττάρων στον αμφιβληστροειδή για σκοπούς αναγέννησης και αποτελεί ένα βήμα προς τα εμπρός για αυτόν τον τομέα. Τα πειράματα συνεχίζονται για να αξιολογηθεί εάν τα ποντίκια που γεννήθηκαν τυφλά ανέκτησαν την ικανότητα να εκτελούν οπτικές εργασίες, π.χ. να τρέχουν μέσα από έναν λαβύρινθο. Σε αυτό το σημείο φαίνεται ότι τα ποντίκια αντιλήφθηκαν το φως αλλά δεν ήταν σε θέση να διακρίνουν σχήματα. Οι ερευνητές θα ήθελαν να δοκιμάσουν αυτή την τεχνική σε ανθρώπινο ιστό αμφιβληστροειδούς. Αυτή η μελέτη είχε προωθήσει τις προσπάθειές μας προς τις αναγεννητικές θεραπείες για τύφλωση που προκαλούνται από γενετικές οφθαλμικές ασθένειες όπως η μελαγχρωστική αμφιβληστροειδίτιδα, ασθένειες που σχετίζονται με την ηλικία και τραυματισμοί.
***
{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
***
