Ikään liittyvä silmänpohjan rappeuma (AMD) on johtava sokeuden syy. Se alkaa verkkokalvon ulkoverkon esteestä (oBRB), jonka muodostavat verkkokalvon pigmenttiepiteeli (RPE), Bruchin kalvo ja choriocapillaris. AMD:n aloitus- ja etenemismekanismit on vielä ymmärrettävä paremmin, koska fysiologisesti merkityksellisiä ihmisen oBRB-malleja ei ole.
National Eye Instituten (NEI) tutkimusryhmä, joka kuuluu National Institutes of Healthiin, käytti potilasta kantasolujen ja 3D-biotulostus silmäkudoksen tuottamiseksi, joka edistää sokeuttavien sairauksien mekanismien ymmärtämistä. Tutkijat tulostivat yhdistelmän soluja, jotka muodostavat ulomman veri-verkkokalvoesteen.
Verkkokalvon pigmenttiepiteeli (RPE), joka on erotettu verisuonia sisältävästä suonikapillarista Bruchin kalvo, muodostaa ulomman veri-verkkokalvoesteen. Choriocapillaris ja RPE vaihtavat ravinteita ja jätettä Bruchin kalvon hallinnassa. Drusenit, jotka ovat lipoproteiinien kertymiä, kehittyvät Bruchin kalvon ulkopuolelle AMD:ssä ja estävät sen toiminnan. RPE:n hajoaminen ajan myötä aiheuttaa fotoreseptorin heikkenemistä ja näön menetystä.
Tutkijat yhdistivät kolme epäkypsää suonikalvon solutyyppiä hydrogeelissä: perisyytit, endoteelisolut ja fibroblastit. Sitten he painoivat geelin biohajoavalle telineelle. Muutamassa päivässä solut alkoivat kypsyä tiheäksi kapillaariverkostoksi.
Yhdeksäntenä päivänä tutkijat kylväivät verkkokalvon pigmenttiepiteelisoluja telineen kääntöpuolelle. Painettu kudos saavutti täyden kypsyyden päivänä 42. Kudosanalyysit ja geneettiset ja toiminnalliset testaukset osoittivat, että painettu kudos näytti ja käyttäytyi samalla tavalla kuin alkuperäinen ulompi veri-verkkokalvoeste.
b. Silmän ulompi veri-verkkokalvoeste käsittää verkkokalvon pigmenttiepiteelin, Bruchin kalvon ja suonikapillariksen. Kuvan luotto: National Eye Institute.
c. Verisuonten kasvu endoteeli-perisyytti-fibroblastisoluseoksen painettujen rivien poikki. Päivään 7 mennessä verisuonet täyttävät rivien välisen tilan muodostaen kapillaariverkoston. Kuvan luotto: Kapil Bharti.
Kun painetussa kudoksessa oli stressiä, se osoitti varhaisen vaiheen AMD-ominaisuuksia, kuten drusen-kertymiä RPE:n alla, ja eteni myöhäisen vaiheen kuivavaiheen AMD:hen, jossa havaittiin kudoksen hajoamista. Alhaiset happitasot aiheuttivat märän AMD:n kaltaisen ilmeen suonikalvon verisuonten hyperproliferaatiolla, joka siirtyi ala-RPE-alueelle. AMD:n hoitoon käytettynä anti-VEGF-lääkkeet hidastivat verisuonten muodostumista ja kulkeutumista samalla kun ne paransivat kudosten muotoa.
Kapil Bharti, Ph.D., joka johtaa NEI:n silmä- ja kantasolujen translaatiotutkimuksen osastoa, sanoi: ”Soluja tulostamalla helpotamme normaalille ulkoisen veri-verkkokalvoesteen anatomialle välttämättömien solujen vaihtoa. Esimerkiksi RPE-solujen läsnäolo indusoi geeniekspression muutokset fibroblasteissa, jotka myötävaikuttavat Bruchin kalvon muodostumiseen - mitä ehdotettiin monta vuotta sitten, mutta se todistettiin vasta mallissamme."
Tutkijat käsittelivät kahta teknologista kysymystä: sopivan biohajoavan telineen luomista ja yhtenäisen painokuvion saavuttamista. He kehittivät lämpötilaherkän hydrogeelin, joka tuotti erillisiä rivejä geelin ollessa kylmä, mutta liukeni geelin lämmetessä. Tarkemman kudosarkkitehtuurin arviointijärjestelmän mahdollisti hyvä rivien yhtenäisyys. Lisäksi he optimoivat fibroblastien, endoteelisolujen ja perisyyttien osuuden soluyhdistelmässä.
Toinen kirjoittaja Marc Ferrer, Ph.D., 3D Tissue Bioprinting Laboratoryn johtaja NIH:n National Center for Advancing Sciencesissä, ja hänen tiiminsä tarjosivat asiantuntemusta ulomman veri-verkkokalvoesteen kudosten biovalmistukseen "kaivossa, ” sekä analyyttiset mittaukset lääkeseulonnan mahdollistamiseksi.
[Upotetun sisällön]
"Yhteistyömme ovat johtaneet erittäin merkityksellisiin verkkokalvon kudosmalleihin rappeuttavien silmäsairauksien osalta", Ferrer sanoi. "Tällaisilla kudosmalleilla on monia potentiaalisia käyttötarkoituksia translaatiosovelluksissa, mukaan lukien terapeuttinen kehitys."
Lehden viite:
- Min Jae Song, Russ Quinn et ai. Biopainettu 3D-ulkoverkkokalvosuoja paljastaa RPE-riippuvaisen suonikalvon fenotyypin edistyneessä silmänpohjan rappeutumassa. Luontomenetelmät, 2022; DOI: 10.1038/s41592-022-01701-1
