Dodano: 19 maja 2022r.

Oczy zmarłych zareagowały na światło. Naukowcy przywrócili do życia komórki światłoczułe

Naukowcy ożywili neurony reagujące na światło w oczach pobranych pośmiertnie od dawców narządów i przywrócili komunikację między nimi. To część większej serii eksperymentów, które mogą odmienić badania nad mózgiem i wzrokiem. Badania te dają też nowe możliwości w transplantologii i kwestionują nieodwracalną naturę śmierci.

Oczy zmarłych zareagowały na światło. Naukowcy przywrócili do życia komórki światłoczułe

 

Miliardy neuronów w centralnym układzie nerwowym przekazują informacje sensoryczne w postaci sygnałów elektrycznych. W oku wyspecjalizowane neurony zwane fotoreceptorami wyczuwają światło. Zespół naukowców z Centrum Okulistycznego im. Johna A. Morana na Uniwersytecie Utah oraz badacze ze Scripps Research wykorzystali siatkówkę oka do zbadania, w jaki sposób neurony umierają. Sprawdzili też nowe metody ich „ożywiania”.

- Byliśmy w stanie obudzić komórki fotoreceptorowe w ludzkiej plamce żółtej, która jest częścią siatkówki odpowiedzialną za widzenie centralne i zdolność dostrzegania drobnych szczegółów i kolorów - wyjaśnia dr Fatima Abbas z Moran Eye Center, główna autorka badania. - W oczach pobranych do pięciu godzin po śmierci dawcy, komórki te reagowały na jasne światło, kolorowe światło, a nawet bardzo słabe błyski – tłumaczy.

Artykuł opisujący badania ukazał się w czasopiśmie „Nature” (DOI: 10.1038/s41586-022-04709-x).

Oczy zmarłych znów reagują na światło

Choć początkowe eksperymenty pozwoliły na ożywienie fotoreceptorów, to okazało się, że komórki utraciły zdolność do komunikowania się z innymi komórkami w siatkówce. Zespół zidentyfikował niedobór tlenu jako najważniejszy czynnik prowadzący do tej utraty komunikacji.

Aby rozwiązać ten problem prof. Anne Hanneken pozyskała oczy dawcy w czasie krótszym niż 20 minut od chwili śmierci, a dr Frans Vinberg zaprojektował specjalne urządzenie, które przywróciło tlen i inne składniki odżywcze oczom dawcy. Vinberg skonstruował również urządzenie do stymulacji siatkówki i pomiaru aktywności elektrycznej jej komórek. Dzięki temu zespołowi udało się odtworzyć specyficzny sygnał elektryczny występujący w żywych oczach - „falę b”. To pierwszy zapis „fali b” pochodzący z siatkówki oka ludzkiego po śmierci pacjenta.

- Udało nam się sprawić, by komórki siatkówki „rozmawiały” ze sobą w sposób, w jaki robią to w żywym oku, pośrednicząc w ludzkim widzeniu - mówi Vinberg. - Wcześniejsze badania pozwoliły na przywrócenie bardzo ograniczonej aktywności elektrycznej w oczach dawców organów, ale nigdy nie udało się tego osiągnąć w plamce żółtej i to w takim stopniu, jaki teraz zademonstrowaliśmy – podkreśla naukowiec.

Przełomowe badania

Proces zademonstrowany przez zespół może być wykorzystany do badania innych tkanek neuronalnych w ośrodkowym układzie nerwowym. Jest to przełomowy postęp techniczny, który może pomóc naukowcom lepiej zrozumieć choroby neurodegeneracyjne, w tym choroby siatkówki, takie jak zwyrodnienie plamki związane z wiekiem.

Vinberg zwraca uwagę, że badania na oczach pobranych od zmarłych są jakościowo lepsze, niż te wykonywane na zwierzętach. Chociaż myszy są powszechnie wykorzystywane w badaniach nad widzeniem, nie mają plamki żółtej. Naukowcy mogą również testować potencjalne nowe terapie na funkcjonujących ludzkich komórkach oka, co przyspiesza opracowywanie leków.

- Społeczność naukowa może teraz badać ludzki wzrok w sposób, który nie jest możliwy w przypadku zwierząt laboratoryjnych - mówi Vinberg. - Mamy nadzieję, że zmotywuje to stowarzyszenia dawców narządów do zrozumienia nowych, ekscytujących możliwości, jakie oferują tego typu badania – podkreśla.

A wspomniane nowe możliwości są naprawdę ekscytujące. Osiągnięcie badaczy ma duże znaczenie w transplantologii. Podczas gdy narządy takie jak nerki czy wątroba mogą być przechowywane przez wiele godzin od momentu pobrania od dawcy, to tkanka z ośrodkowego układu nerwowego umiera niemalże razem z człowiekiem. Przywrócenie funkcji oczu po śmierci dawcy daje nową nadzieję wszystkim czekającym na przeszczep.

Nowe terapie

Hanneken, która jest również doświadczonym chirurgiem okulistycznym związanym ze Scripps Memorial Hospital La Jolla, powiedziała, że możliwość wytwarzania zdolnych do życia płatów ludzkiej tkanki siatkówki może przyspieszyć opracowywanie nowych terapii chorób powodujących ślepotę.

- Do tej pory nie udało się sprawić, by pobrane komórki wszystkich warstw siatkówki komunikowały się ze sobą w sposób, w jaki robią to w żywej siatkówce - mówi Hanneken. - Jednak w przyszłości będziemy mogli wykorzystać to podejście do opracowania metod leczenia poprawiających widzenie u osób cierpiących na choroby plamki żółtej, takie jak zwyrodnienie plamki związane z wiekiem – tłumaczy.

 

Źródło: University of Utah, fot. Aravind Sivaraj/ Wikimedia Commons/ CC BY-SA 3.0