使用Mini-Retinas新发现视力丧失的机制

人类视网膜视觉细胞可能不是简单地死于某种疾病,但机械运出事先视网膜。科学家们DZNE和再生疗法中心德累斯顿(CRTD)你德累斯顿现在已经发现了这个。对于他们的研究,他们用微型人类视网膜产生在实验室里,所谓的瀑样。在最新一期的《自然》杂志上通信,报告他们的发现,为全新的研究方法铺平了道路,特别是在与年龄相关性黄斑变性(AMD)。

”这一原则,被称为细胞挤压,尚未研究神经退行性疾病,”说迈克·卡尔教授研究小组负责人。AMD失明和严重的视力损害的主要原因是在德国。据估计,四分之一的人60岁以上的老人患有AMD。人类视网膜黄斑是一个特殊的区域内,是必要的,除此之外,对高分辨率的彩色视觉。在AMD,数以千计的光敏视觉细胞,所谓的感光细胞,失去了黄斑。

“这是我们研究项目的起点:我们观察到光感受器丧失,但我们不能发现任何细胞死亡在视网膜上,”解释了迈克·卡尔在德累斯顿的网站进行研究DZNE和CRTD TU德累斯顿。“一半的感光器从视网膜瀑样十天内消失了,但显然他们没有死在视网膜上。让我们好奇。”

研究人员——DZNE和CRTD参与,以及亥姆霍兹环境研究中心(UFZ)- - -一个精心设计的开始寻找原因。这使他们从2012年的一项研究(doi:10.1038 / nature10999):杨晨Rosenblatt从伦敦国王学院是第一个描述活细胞的挤压-机械从ephitelia弹射的细胞。从而挤压细胞只有死。她证明了该机制在简单的肾上皮细胞。迈克·卡尔和他的研究小组现在显示在他们的开创性工作,这种挤压也可以引发视网膜复杂得多,由几个不同的细胞类型,并导致神经退化。有趣的是,这个细胞挤压可以解释的外围细胞衰老和病变视网膜之前报道的AMD患者和其他疾病,但直到现在还没有详细研究。

研究人员利用他们曾开发出一种技术:他们与所谓的视网膜瀑样——organ-like,人类视网膜的三维模型从人类干细胞在实验室。这些瀑样提供人类黄斑的一些特点。以前描述的研究小组发现,两种物质在各种神经退行性疾病——蛋白质HBEGF和肿瘤坏死因子——足以引发视网膜瀑样变性。

在这个过程中,研究人员拍摄的实时瀑样所谓的实时成像,视为细胞跟踪的黄金标准。“我们能够捕捉光感受器变性的细胞在实验室里挤压,”迈克·卡尔说。科学家们发现,这种挤压是由激活的蛋白质PIEZO1,生物力学因素的传感器。

生物力学可能发挥更大的作用在视网膜变性是一个新发现。“视网膜不是已知生物活性组织如肌肉。是已知的神经系统疾病与细胞的形状的变化相关联,但程度的生物力学涉及监管机构尚未详细研究,”卡尔说。由于瀑样,他和他的团队能够观察的过程以加速的方式,可以这么说:光感受器,而需要几年甚至几十年的病人消失,这一过程在实验室现在可以被复制在40天。在下一步中,研究人员现在想发现是否发生这种机制在人类患者以同样的方式如瀑样。初步调查结果表明,这可能是相同的机制,但仍然缺乏证据。

德累斯顿在他们的研究中,研究人员还发现,药物可以防止挤压在实验环境下的模型。他们使用一个特殊的蛇毒阻止mechanosensor PIEZO1细胞。结果,不仅是光感受器不驱逐,但进一步在视网膜病变预防。“这给了希望的发展未来的预防和治疗治疗复杂的神经退行性疾病如AMD,”麦克卡尔总结。

参考:Volkner M,瓦格纳F, Steinheuer LM, et al . HBEGF-TNF诱导一个复杂的外层视网膜光感受器细胞的病理挤压在人类瀑样。Nat Commun。2022;13 (1):6183。doi:10.1038 / s41467 - 022 - 33848 - y

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