Degenerasi makula terkait usia (AMD) adalah penyebab utama kebutaan. Ini dimulai di penghalang retina darah luar (oBRB) yang dibentuk oleh epitel pigmen retina (RPE), membran Bruch, dan koriokapiler. Mekanisme inisiasi dan perkembangan DAL masih perlu dipahami dengan lebih baik karena kurangnya model oBRB manusia yang relevan secara fisiologis.
Tim peneliti National Eye Institute (NEI), bagian dari National Institutes of Health, menggunakan pasien stem sel dan bioprinting 3D untuk menghasilkan jaringan mata yang akan meningkatkan pemahaman tentang mekanisme penyakit yang membutakan. Para ilmuwan mencetak kombinasi sel yang membentuk penghalang luar darah-retina.
Epitel pigmen retina (RPE), dipisahkan dari koriokapiler yang kaya akan pembuluh darah oleh Membran Bruch, membentuk penghalang darah-retina luar. Choriocapillaris dan RPE bertukar nutrisi dan limbah di bawah kendali membran Bruch. Drusen, yang merupakan akumulasi lipoprotein, berkembang di luar membran Bruch pada AMD dan menghambat fungsinya. Degradasi RPE seiring waktu menyebabkan kerusakan fotoreseptor dan kehilangan penglihatan.
Para ilmuwan menggabungkan tiga jenis sel koroid yang belum matang dalam hidrogel: perisit, sel endotel, dan fibroblas. Mereka kemudian mencetak gel tersebut pada perancah biodegradable. Dalam beberapa hari, sel-sel tersebut mulai matang menjadi jaringan kapiler yang padat.
Pada hari kesembilan, para ilmuwan menyemai sel epitel pigmen retina di sisi lain perancah. Jaringan yang dicetak mencapai kematangan penuh pada hari ke 42. Analisis jaringan serta pengujian genetik dan fungsional menunjukkan bahwa jaringan yang dicetak tampak dan berperilaku serupa dengan penghalang retina darah luar asli.
B. Sawar darah-retina bagian luar mata terdiri dari epitel pigmen retina, membran Bruch, dan koriokapiler. Kredit gambar: Institut Mata Nasional.
C. Pertumbuhan pembuluh darah melintasi baris cetakan campuran sel endotel-perisit-fibroblas. Pada hari ke 7, pembuluh darah mengisi ruang antar baris, membentuk jaringan kapiler. Kredit gambar: Kapil Bharti.
Ketika terkena stres, jaringan yang dicetak menunjukkan karakteristik AMD tahap awal, seperti endapan drusen di bawah RPE, dan berkembang menjadi AMD tahap kering tahap akhir, di mana kerusakan jaringan terlihat. Tingkat oksigen yang rendah menyebabkan tampilan seperti AMD basah dengan hiperproliferasi pembuluh darah koroid yang berpindah ke zona sub-RPE. Ketika digunakan untuk mengobati AMD, obat anti-VEGF memperlambat pembentukan dan migrasi pembuluh darah sekaligus memperbaiki bentuk jaringan.
Kapil Bharti, Ph.D., yang mengepalai Bagian NEI tentang Penelitian Translasi Mata dan Sel Punca mengatakan, “Dengan mencetak sel, kami memfasilitasi pertukaran isyarat seluler yang diperlukan untuk anatomi penghalang darah-retina bagian luar yang normal. Misalnya, keberadaan sel RPE menginduksi ekspresi gen perubahan pada fibroblas yang berkontribusi pada pembentukan membran Bruch – sesuatu yang disarankan bertahun-tahun yang lalu tetapi belum terbukti sampai model kami.”
Para ilmuwan membahas dua masalah teknologi: menciptakan perancah biodegradable yang sesuai dan mencapai pola pencetakan yang konsisten. Mereka mengembangkan hidrogel yang peka terhadap suhu yang menghasilkan baris berbeda saat gel dingin tetapi larut saat gel dihangatkan. Sistem penilaian arsitektur jaringan yang lebih tepat dimungkinkan oleh konsistensi baris yang baik. Selain itu, mereka mengoptimalkan proporsi fibroblas, sel endotel, dan perisit dalam kombinasi sel.
Rekan penulis Marc Ferrer, Ph.D., direktur Laboratorium Bioprinting Jaringan 3D di Pusat Nasional untuk Memajukan Ilmu Translasi NIH, dan timnya memberikan keahlian untuk biofabrikasi jaringan penghalang darah-retina bagian luar “di dalam sumur, ” bersama dengan pengukuran analitis untuk memungkinkan skrining obat.
[Embedded content]
“Upaya kolaboratif kami telah menghasilkan model jaringan retina yang sangat relevan untuk penyakit mata degeneratif,” Ferrer tersebut. “Model jaringan seperti itu memiliki banyak kegunaan potensial dalam aplikasi translasi, termasuk pengembangan terapi.”
Referensi Jurnal:
- Min Jae Song, Russ Quinn dkk. Penghalang retina luar 3D yang dicetak secara bioprinting mengungkap fenotip koroid yang bergantung pada RPE pada degenerasi makula lanjut. Metode Alam, 2022; DOI: 10.1038/s41592-022-01701-1
