6 مه 2022- محققان تفاوت‌های مشخصی را در میان سلول‌های تشکیل دهنده ی بافت شبکیه چشم که برای ادراک بصری انسان حیاتی هستند، شناسایی کردند. دانشمندان موسسه ملی چشم(NEI) ، پنج زیرجمعیت از سلولهای اپیتلیوم رنگدانه شبکیه (RPE) را کشف کردند - لایه ای از بافت که گیرنده های نوری حساس به نور را در شبکیه تغذیه و پشتیبانی می کند. محققان با استفاده از هوش مصنوعی، تصاویراپیتلیوم رنگدانه شبکیهرا با وضوح تک سلولی تجزیه و تحلیل کردند تا یک نقشه مرجع ایجاد کنند که مکان هر زیرجمعیت را در داخل چشم مشخص می کند. گزارشی در مورد این تحقیق درProceedings of the National Academy of Sciences  منتشر شده است.

مایکل اف چیانگ، مدیر بخش NEI، بخشی از موسسه ملی بهداشت، گفت: این نتایج اولین چارچوب در نوع خود برای درک زیرجمعیت های مختلف سلول های RPE و آسیب پذیری آنها در برابر بیماری های شبکیه، ارائه می دهد که می تواند به توسعه درمان های هدفمند برای درمان این بیماریها کمک کند.

محقق ارشد این مطالعه، دکتر کاپیل بهارتی، که بخش تحقیقات ترجمه ای چشم و سلول های بنیادی NEI را هدایت می کند، گفت: این یافته ها به ما کمک می کند تا درمان های سلولی و ژنی دقیق تری را برای بیماری های چشمی دژنراتیو خاص ایجاد کنیم.

بینایی حاصل برخورد نور به گیرنده های نوری میله ای و مخروطی است که در شبکیه در پشت چشم قرار دارند. این گیرنده ها پس از فعال شدن، سیگنال هایی را از طریق شبکه پیچیده ای از سایر نورون های شبکیه ارسال می کنند که در عصب بینایی پیش از سفر به مراکز مختلف در مغز، همگرا می شوند.RPE ، در زیر این گیرنده های نوری به صورت تک لایه و به عمق یک سلول قرار دارد.

پیری و بیماری می تواند باعث تغییرات متابولیکی در سلول های RPE شود که می تواند منجر به انحطاط یا دژنراسیون گیرنده های نوری گردد. تأثیر این تغییرات درRPE ، بر بینایی به طور چشمگیری بر اساس شدت و محل اقامت سلول های RPE در شبکیه متفاوت است. به عنوان مثال، در دژنراسیون شبکیه با شروع دیررس(L-ORD) ، بیشتر شبکیه محیطی و در نتیجه بینایی محیطی تحت تأثیر قرار می گیرد. دژنراسیون ماکولا وابسته به سن (AMD)، یکی از علل اصلی از دست دادن بینایی، در درجه اول بر سلول های RPE در ماکولا تأثیر می گذارد که برای بینایی مرکزی بسیار مهم است.

دکتر بهارتی و همکارانش به بررسی این موضوع پرداختند که آیا زیرجمعیت‌های مختلفی در RPE وجود دارد که می‌تواند طیف وسیعی از فنوتیپ‌های بیماری شبکیه را توضیح دهد.

این تیم از هوش مصنوعی (AI) برای تجزیه و تحلیل مورفومتری سلولی RPE، شکل خارجی و ابعاد هر سلول استفاده کرد. آنها کامپیوتری را با استفاده از تصاویر نشاندار شده با فلورسنت ازRPE ، برای تجزیه و تحلیل کل تک لایه RPE انسانی از 9 اهداکننده ی جسد- بدون سابقه بیماری چشمی قابل توجه-، آموزش دادند.

ویژگی های مورفومتری برای هر سلول RPE محاسبه شد- به طور متوسط، حدود 2.8 میلیون سلول در هر اهدا کننده؛ در مجموع 47.6 میلیون سلول آنالیز شد. این الگوریتم مساحت هر سلول، نسبت ابعاد (عرض به ارتفاع)، شش ضلعی بودن و تعداد همسایگان را ارزیابی کرد. مطالعات قبلی نشان داده بودند که عملکرد RPE با سفتی اتصالات سلولی مرتبط است. هر چه محکم تر باشد، نشانه ی سلامت سلولی بهتر است.

بر اساس مورفومتری، آنها پنج زیرجمعیت سلولی متمایز را در RPE شناسایی کردند که آنها را از P1 تا P5 نام گذاری کردند، که در دایره های متحدالمرکز در اطراف فووئا(fovea)، که مرکز ماکولا و حساس ترین ناحیه به نور در شبکیه است، سازماندهی شده اند. در مقایسه با RPE در حاشیه،RPE  فووئال تمایل دارد کاملاً شش ضلعی و فشرده‌تر باشد، با تعداد سلول‌های بیشتری که در مجاورت هم قرار گرفته اند.

به طور غیر منتظره ای، آنها کشف کردند که شبکیه محیطی حاوی حلقه ای از سلول های RPE (P4) با ناحیه سلولی بسیار شبیه به RPE در داخل و اطراف ماکولا، است.

نویسنده اول این مطالعه، پرفسور Davide Ortolan، پژوهشگر بخش تحقیقات ترجمه ای سلول های بنیادی و چشمی NEI، گفت: وجود زیرجمعیتP4 ، تنوع در اطراف شبکیه را برجسته می کند، و نشان می دهد که ممکن است تفاوت های عملکردی بین RPE وجود داشته باشد که ما در حال حاضر از آن بی اطلاعیم. برای کمک به درک نقش این زیرجمعیت ها، باید در آینده مطالعات بیشتری انجام شود.

سپس، آنها RPE اجسادی که بهAMD مبتلا بودند، را تجزیه و تحلیل کردند. در این نمونه ها،RPE  فووئال(P1) به دلیل آسیب ناشی از این بیماری اکثرا وجود نداشت، و تفاوت بین سلول‌ها در زیرجمعیت‌هایP2-P5 ، از نظر آماری معنی‌دار نبود. به طور کلی، زیرجمعیت‌های RPE در نمونه های گرفته شده از اجساد بیماران مبتلا بهAMD ، نسبت به سلول‌های RPE که تحت تأثیر AMD نبودند، طویل تر بودند.

برای آزمایش بیشتر این فرضیه که "دژنراسیون‌های مختلف شبکیه بر زیرجمعیت‌های خاص RPE تأثیر می‌گذارد"، آن‌ها تصاویر اتوفلورسانس فوندوس با میدان فوق‌العاده باز(ultrawide-field) را از بیماران مبتلا به choroideremia، L-ORD یا دژنراسیون شبکیه بدون علت مولکولی، تهیه و با هم مقایسه کردند. در حالی که این مطالعات در یک نقطه از زمان انجام شد، آنها همچنان نشان دادند که زیرجمعیت های مختلفRPE ، در برابر انواع مختلف بیماری های دژنراتیو شبکیه آسیب پذیر هستند.

پرفسور Ortolan، گفت: به طور کلی، نتایج نشان می دهد که هوش مصنوعی می تواند تغییرات مورفومتری سلولی RPE را قبل از ظهور علایم دژنراسیون، آشکار کند.

تغییرات مورفومتریک مرتبط با سن نیز ممکن است در برخی از زیرجمعیت هایRPE ، قبل از اینکه در سایر زیرجمعیتها قابل تشخیص باشند، ظاهر شوند. این یافته ها اطلاعات مهمی را برای مطالعات آینده با استفاده ازفناوری‌هایتصویربرداریغیرتهاجمی-مانند روشهای اپتیکی تطبیقی، که سلول‌های شبکیه را با جزئیات بی‌سابقه ای آشکار می سازد- ارائه داد که می‌توانند به طور بالقوه برای پیش‌بینی تغییرات در سلامت RPE در بیماران زنده، مورد استفاده قرار گیرند.

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2022-05-retinal-cell-advance-precise-therapies.html