Cercetătorii americani au identificat diferite subpopulaţii de celule în epiteliul pigmentar al retinei (EPR), care ar putea explica spectrul larg al fenotipurilor bolilor retiniene.
Oameni de ştiinţă de la National Eye Institute (NEI), din SUA, au descoperit cinci subpopulaţii de celule în epiteliul pigmentar al retinei (EPR), un strat de ţesut care hrăneşte şi susţine fotoreceptorii retinei care detectează lumina. Folosind inteligenţa artificială, cercetătorii au analizat imagini ale EPR la o rezoluţie de o singură celulă, pentru a crea o hartă de referinţă care localizează fiecare subpopulaţie în interiorul ochiului. Un raport al cercetării a fost publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences - PNAS.
„Rezultate oferă o bază, prima de acest gen, pentru cunoaşterea diferitelor subpopulaţii de celule din EPR şi vulnerabilitatea lor la bolile retiniene, precum şi pentru dezvoltarea unor terapii ţintite de tratament“, a declarat dr. Michael F. Chiang, directorul NEI.
„Rezultatele ne vor ajuta să dezvoltăm terapii celulare şi genice mai precise pentru anumite boli oculare degenerative“, a declarat la rândul său, cercetătorul principal al studiului, dr. Kapil Bharti, care conduce secţia de cercetare translaţională a celulelor oculare şi stem, din cadrul NEI.
Vârsta şi bolile pot provoca modificări metabolice în celulele EPR care pot duce la degenerarea fotoreceptorilor. În urma modificărilor EPR impactul asupra vederii poate varia dramatic în funcţie de severitatea şi de localizarea acestor celule în interiorul retinei. Degenerescenţa retiniană cu debut tardiv (L-ORD), de exemplu, afectează în cea mai mare parte retina periferică, respectiv vederea periferică. Degenerescenţa maculară legată de vârstă (AMD), o cauză principală a pierderii vederii, afectează în primul rând celulele EPR din maculă, cu rol crucial în vederea centrală.
Cercetătorii au vrut să afle dacă există celule în epiteliul pigmentar al retinei, care ar putea explica spectrul larg al fenotipurilor bolilor retiniene.
Echipa a folosit inteligenţa artificială (AI) pentru a analiza morfometria, forma şi dimensiunile externe ale fiecărei celule din EPR. Ei au instruit un computer, folosind imagini fluorescente etichetate ale EPR, pentru a analiza întregul monostrat uman al EPR, provenind de la nouă donatori postmortem fără un istoric semnificativ de boli oculare.
Caracteristicile morfometrice au fost calculate pentru fiecare celulă din EPR în parte, în medie, aproximativ 2,8 milioane de celule per donator. În total, au fost analizate 47,6 milioane de celule. Algoritmul a evaluat suprafaţa fiecărei celule, raportul de aspect (lăţimea şi înălţime), hexagonalitatea şi numărul altor celule învecinate. Studii anterioare au sugerat că funcţia EPR este legată de etanşeitatea nodurilor celulare, un indicator pentru sănătatea celulară (cu cât aceste zone sunt mai aglomerate, cu atât mai bine pentru sănătatea celulară).
Pe baza morfometriei, cercetătorii au identificat cinci subpopulaţii distincte de celule EPR, denumite P1-P5, organizate în cercuri concentrice în jurul foveei, centrul maculei şi regiunea cea mai sensibilă la lumină a retinei. Comparativ cu celulele EPR e la periferie, celulele EPR din fovee tind să fie perfect hexagonale şi sunt dispuse mai compact, având un număr mai mare de celule vecine.
În mod neaşteptat, oamenii de ştiinţă au descoperit că retina periferică conţine un inel de celule EPR (P4) cu o zonă celulară foarte asemănătoare cu EPR, în şi în jurul maculei.
„Prezenţa subpopulaţiei P4 evidenţiază diversitatea de la periferia retinei, sugerând că ar putea exista diferenţe funcţionale în EPR pe care în prezent nu le cunoaştem. Sunt necesare studii viitoare pentru a ne ajuta să înţelegem rolul acestei subpopulaţii“, a declarat primul autor al studiului, Davide Ortolan, doctorand în cadrul secţiei de cercetare translaţională a celulelor oculare şi stem de la NEI.
Analizând ţesutul epitelial retinian de la donatori decedaţi cu AMD, cercetătorii au observat că subpopulaţia (P1) EPR din fovee a avut tendinţa să lipsească, din cauza deteriorării apărute în urma bolii, diferenţele dintre celulele din subpopulaţiile P2-P5 nefiind semnificative din punct de vedere statistic. În general, subpopulaţiile AMD EPR au avut tendinţa să fie alungite în raport cu celulele EPR neafectate de AMD.
Pentru a vedea dacă diferitele degenerări ale retinei afectează în mod specific subpopulaţiile EPR, cercetătorii au analizat imaginile din spatele retinei provenind de la pacienţi afectaţi de coroideremie, L-ORD sau de o degenerescenţă retiniană fără o cauză identificată. Deşi aceste studii au fost efectuate la un singur moment în timp, ele au demonstrat că diferite subpopulaţii EPR sunt vulnerabile la diferite tipuri de boli degenerative retiniene.
„Rezultatele sugerează că IA poate detecta modificări în morfometria celulelor EPR înainte de dezvoltarea degenerării vederii“, a mai menţionat Ortolan.
Cercetările au mai arătat că modificările morfometrice legate de vârstă pot apărea în unele subpopulaţii EPR înainte ca acestea să fie detectabile în altele.
Constatările vor contribui la informarea studiilor viitoare şi ar putea fi utilizate pentru a anticipa schimbările în sănătatea celulară a EPR la pacienţi.
