Komórki światłoczułe w siatkówce oka – czopki i pręciki – nie przestają nas zaskakiwać swoją zdolnością do dynamicznych zmian. Polski zespół badaczy, działający w Międzynarodowym Centrum Badań Oka (ICTER) przy Instytucie Chemii Fizycznej PAN, opracował metodę obrazowania, która pozwala na obserwację tych mikroskopijnych pulsacji w czasie rzeczywistym. To odkrycie może zrewolucjonizować diagnostykę chorób oczu i przyczynić się do rozwoju nowych terapii.
Tajemnicze pulsowanie komórek siatkówki
Podstawą odkrycia jest fakt, że gdy na komórki siatkówki pada światło – na przykład w kształcie litery E – fotony pobudzają czopki i pręciki. Te komórki reagują przez chwilowe zmniejszenie swojego rozmiaru, co prowadzi do tymczasowego „wyświetlenia” się kształtu na tle siatkówki. Dzięki nowoczesnej metodzie obrazowania optoretinografią (ORG), naukowcy mogą teraz śledzić te zmiany na żywo, otwierając nowe możliwości w badaniach nad funkcjonowaniem oka.
Białko PDE6 – klucz do widzenia
Prof. Maciej Wojtkowski, kierujący ICTER, tłumaczy, że kluczem do tego zjawiska jest białko PDE6. Pod wpływem światła inicjuje ono serię reakcji chemicznych w komórkach siatkówki, prowadzących do ich chwilowej zmiany kształtu. Badania, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie PNAS, wykazały eksperymentalnie, że to właśnie zmiany w aktywności PDE6 są odpowiedzialne za dynamiczne reakcje fotoreceptorów.
„Pewien mężczyzna próbował kiedyś popełnić samobójstwo przedawkowując Viagrę. Przeżył, ale pojawiły się u niego trwałe problemy ze wzrokiem” – opisał prof. Maciej Wojtkowski.
Jednym z najciekawszych aspektów odkrycia jest reakcja białka PDE6 na sildenafil – znany lek na zaburzenia erekcji, występujący pod nazwą handlową Viagra. W eksperymencie przeprowadzonym na myszach wykazano, że przedawkowanie tego leku powoduje chwilową utratę wzroku. Gdy sildenafil blokował aktywność PDE6, czopki i pręciki traciły zdolność do zmiany kształtu, co skutkowało tymczasową ślepotą. Po ustąpieniu działania farmaceutyku zdolność widzenia powracała, co potwierdziło kluczową rolę białka PDE6 w procesie percepcji wzrokowej.
Nowa technologia: Przestrzenno-Czasowa Tomografia Optyczna (STOC-T)
Aby uchwycić tak niewielkie zmiany w komórkach siatkówki, polscy naukowcy opracowali nowatorską metodę obrazowania: Przestrzenno-Czasową Tomografię Optyczną (STOC-T). Analizuje ona zmiany fazowe światła odbitego od oka, rejestrując nawet nanometrowe zmiany w strukturze fotoreceptorów. Dzięki tej technologii można w czasie rzeczywistym obserwować reakcję siatkówki na bodźce świetlne, co pozwala ocenić jej funkcjonowanie bez potrzeby inwazyjnych badań.
„W ramach optoretinografii świecimy na oko krótkimi błyskami. I obserwujemy na siatkówce te bardzo małe – nanometrowych rozmiarów – zmiany długości fotoreceptorów. W chwili badania widzimy więc już, czy fotoreceptory w oku odpowiadają na nasz sygnał prawidłowo czy nie i czy w pracy siatkówki są jakieś uchybienia” – wyjaśnił naukowiec.
Przyszłość diagnostyki chorób oczu
Nowa metoda diagnostyczna może znacząco przyspieszyć wykrywanie chorób siatkówki, takich jak zwyrodnienie plamki żółtej (AMD), retinopatia cukrzycowa czy jaskra. Wczesne rozpoznanie tych schorzeń może zwiększyć skuteczność leczenia i pozwolić na szybsze wdrożenie odpowiednich terapii.
Co więcej, ICTER będzie realizował jeden z trzech polskich projektów badawczo-innowacyjnych, które otrzymały prestiżowe finansowanie z europejskiego programu Teaming for Excellence. Oznacza to, że Polska znajduje się w czołówce krajów rozwijających nowoczesne technologie w diagnostyce i leczeniu chorób oczu.
Dzięki połączeniu najnowszych osiągnięć fizyki, optyki i biologii molekularnej polscy naukowcy przyczyniają się do lepszego zrozumienia mechanizmów widzenia. Ich badania mogą doprowadzić do przełomowych zmian w sposobie diagnozowania i leczenia chorób wzroku, co jest niezwykle istotne w starzejących się społeczeństwach, gdzie schorzenia oczu stają się coraz powszechniejszym problemem zdrowotnym.
Na oka dnie: siatkówka i naczyniówka bez sekretów dzięki udoskonaleniom tomografii
Jak sprawdzić, czy fotoreceptory w oku działają?
Źródło: Nauka w Polsce
