Starostna degeneracija makule (AMD) je glavni vzrok slepote. Začne se v zunanji krvno-mrežnični pregradi (oBRB), ki jo tvorijo retinalni pigmentni epitelij (RPE), Bruchova membrana in horiokapilaris. Mehanizme začetka in napredovanja AMD je treba še bolje razumeti zaradi pomanjkanja fiziološko pomembnih človeških modelov oBRB.
Raziskovalna skupina Nacionalnega inštituta za oči (NEI), ki je del Nacionalnega inštituta za zdravje, je uporabila pacienta stebelna celica in 3D biotiskanje za izdelavo očesnega tkiva, ki bo pospešilo razumevanje mehanizmov oslepljujočih bolezni. Znanstveniki so natisnili kombinacijo celic, ki tvorijo zunanjo krvno-mrežnično pregrado.
Retinalni pigmentni epitelij (RPE), ločen od koriokapilarisa, bogatega s krvnimi žilami, Bruchova membrana, tvori zunanjo krvno-mrežnično pregrado. Horiokapilaris in RPE si izmenjujeta hranila in odpadke pod nadzorom Bruchove membrane. Druze, ki so kopičenje lipoproteinov, se razvijejo zunaj Bruchove membrane pri AMD in ovirajo njeno delovanje. Degradacija RPE sčasoma povzroči poslabšanje fotoreceptorjev in izgubo vida.
Znanstveniki so v hidrogel združili tri vrste nezrelih horoidnih celic: pericite, endotelijske celice in fibroblaste. Gel so nato natisnili na biološko razgradljiv oder. V nekaj dneh so celice začele zoreti v gosto kapilarno mrežo.
Deveti dan so znanstveniki zasejali pigmentne epitelijske celice mrežnice na hrbtni strani ogrodja. Natisnjeno tkivo je doseglo polno zrelost 42. dan. Analize tkiv ter genetsko in funkcionalno testiranje so pokazali, da je natisnjeno tkivo izgledalo in se obnašalo podobno kot naravna zunanja pregrada krvna mrežnica.
b. Zunanjo krvno-mrežnično pregrado očesa sestavljajo pigmentni epitelij mrežnice, Bruchova membrana in horiokapilaris. Avtor slike: National Eye Institute.
c. Rast krvnih žil v natisnjenih vrstah mešanice celic endotelija, pericita in fibroblasta. Do 7. dne krvne žile zapolnijo prostor med vrstami in tvorijo mrežo kapilar. Avtor slike: Kapil Bharti.
Ko je bilo izpostavljeno stresu, je natisnjeno tkivo pokazalo značilnosti AMD v zgodnji fazi, kot so usedline drusenov pod RPE, in je napredovalo v pozno fazo AMD v suhi fazi, kjer so opazili razpad tkiva. Nizke ravni kisika so povzročile videz, podoben mokremu AMD, s hiperproliferacijo horoidalnih žil, ki se je premaknila v cono sub-RPE. Pri uporabi za zdravljenje AMD so zdravila proti VEGF upočasnila nastanek in migracijo krvnih žil, hkrati pa izboljšala obliko tkiva.
Kapil Bharti, doktor znanosti, ki vodi oddelek NEI za očesne in translacijske raziskave matičnih celic, je dejal, »S tiskanjem celic olajšamo izmenjavo celičnih signalov, potrebnih za normalno anatomijo zunanje pregrade krv-mrežnica. Na primer, prisotnost celic RPE povzroči izražanje genov spremembe v fibroblastih, ki prispevajo k nastanku Bruchove membrane - nekaj, kar je bilo predlagano pred mnogimi leti, vendar ni bilo dokazano do našega modela."
Znanstveniki so obravnavali dve tehnološki vprašanji: ustvarjanje ustreznega biorazgradljivega ogrodja in doseganje doslednega vzorca tiskanja. Razvili so temperaturno občutljiv hidrogel, ki je ustvaril različne vrste, medtem ko je bil gel hladen, vendar se je raztopil, ko se je gel segrel. Natančnejši sistem ocenjevanja arhitekture tkiva je omogočil dobra konsistentnost vrstic. Poleg tega so optimizirali delež fibroblastov, endotelijskih celic in pericitov v celični kombinaciji.
Soavtor dr. Marc Ferrer, direktor Laboratorija za 3D tkivno biotiskanje pri Nacionalnem centru za napredne translacijske znanosti NIH, in njegova ekipa sta zagotovila strokovno znanje in izkušnje za biološko izdelavo zunanjih krvno-mrežničnih pregradnih tkiv »v vodnjaku, ” skupaj z analitičnimi meritvami za omogočanje presejanja zdravil.
[Vgrajeni vsebina]
"Naša skupna prizadevanja so privedla do zelo ustreznih modelov tkiva mrežnice degenerativnih očesnih bolezni," Ferrer je dejal. "Takšni modeli tkiv imajo veliko potencialnih uporab v translacijskih aplikacijah, vključno z razvojem terapevtike."
Referenca dnevnika:
- Min Jae Song, Russ Quinn idr. Bioprintirana 3D zunanja pregrada mrežnice razkrije od RPE odvisen koroidalni fenotip pri napredovali makularni degeneraciji. Naravne metode, 2022; DOI: 10.1038/s41592-022-01701-1
