Przełom w walce z częstą przyczyną ślepoty? To rozwiązanie może pomóc

Organizm człowieka nie jest w stanie regenerować kluczowych elementów naszych oczu. Ich degeneracja może prowadzić nawet do całkowitej utraty wzroku. Ale z pomocą przychodzi nanotechnologia. Przy jej zastosowaniu udało się wyhodować komórki siatkówki, co potencjalnie może doprowadzić do opracowania nowych metod leczenia zwyrodnienia plamki żółtej, jednej z najbardziej powszechnej postaci ślepoty związanej z wiekiem.

Naukowcy znaleźli sposób na wykorzystanie nanotechnologii do stworzenia trójwymiarowego rusztowania do hodowli komórek siatkówki – torując drogę potencjalnym nowym sposobom leczenia jednej z najczęstszej przyczyny ślepoty - zwyrodnienia plamki żółtej.

Opis i rezultaty badań ukazały się na łamach pisma "Materials & Design" (DOI: 10.1016/j.matdes.2023.112152).

Częstą przyczyną utraty wzroku jest zwyrodnienie plamki żółtej. Tracimy w ten sposób przede wszystkim widzenie centralne, ale zanika również ostre widzenie oraz rozróżnianie kolorów, co ma dla nas dramatyczne konsekwencje społeczne i psychologiczne, ograniczeniu ulega też nasza mobilność. W chorobie tej niejednokrotnie dochodzi też do całkowitej utraty wzroku.

Niestety każdego roku zwyrodnienie plamki żółtej dotyka setek milionów ludzi na całym świecie i te liczby stale wzrastają. Przyczyną zwyrodnienia plamki żółtej jest uszkodzenie komórek nabłonka barwnikowego siatkówki, czego ludzki organizm nie jest w stanie samodzielnie naprawić. Jest to warstwa komórek znajdująca się za plamką żółtą. Funkcją nabłonka barwnikowego siatkówki jest przede wszystkim dostarczenie substancji odżywczych do komórek oka oraz usuwanie odpadów. Zwyrodnienie tej warstwy prowadzi do nagromadzenia szkodliwych materiałów, które powoli zabijają otaczające komórki. W miarę upływu czasu ta stała degeneracja poszerza się i stopniowo ogranicza zdolność widzenia.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

I tutaj pojawia się pole do popisu tak dla naukowców, jak i nowoczesnej technologii. Ci pierwsi poszukują bowiem metody na wypełnienie powstałych uszkodzeń. Oczywiście wyhodowanie odpowiednich komórek na płaskiej szalce nie wchodzi tutaj w rachubę, dlatego też są one wytwarzane w środowisku trójwymiarowym na swoistych i przygotowanych do tego celu rusztowaniach. Dotychczas podejmowane były w tym zakresie próby z wykorzystaniem kolagenu i celulozy, natomiast tym razem naukowcy zdecydowali się na zastosowanie innych metod.

Wspomniane rusztowania zostały skonstruowane przez badaczy z Nottingham Trent University oraz z Anglia Ruskin University. Posłużyła do tego metoda nazywana elektroprzędzeniem, w której ładunek elektryczny jest wykorzystywany do wyciągania z roztworów polimerowych włókien o nanometrowej szerokości. Gwarantuje to, że otrzymany produkt będzie wystarczająco cienki. Rusztowania te są zatem wykonane z nanowłókien polimerowych, które dla zredukowania ryzyka powstania stanu zapalnego zostały dodatkowo pokryte sterydami, np. acetonidem fluocynolonu.

Zastosowany w tej konstrukcji poliakrylonitryl zapewnia jej odpowiednią siłę, natomiast polimer Jeffamine odpowiada za przyciąganie wody sprawiając, że rusztowanie zachowuje się jak membrana. To właśnie dzięki przyciąganiu wody komórki mogą wiązać się z tą strukturą, a jednocześnie sprawia to, że następuje ich wzrost. Jednakże jeżeli efekt ten będzie zbyt silny, może to również doprowadzić do ich zbyt szybkiej śmierci.

Generalnie jednak opracowana przez naukowców pod kierunkiem profesor Barbary Pierscionek z Anglia Ruskin University metoda wydaje się być skuteczna, ponieważ przyczyniła się tak do poprawy tempa wzrostu komórek, jak i zwiększenia ich żywotności, są one bowiem obecnie w stanie przeżyć nawet 150 dni. Potencjalnie można je przeszczepić do oczu dotkniętych chorobą pacjentów.

- Badania te po raz pierwszy wykazały, że rusztowania z nanowłókien potraktowane substancją przeciwzapalną, taką jak acetonid fluocinolonu, mogą wzmacniać wzrost, różnicowanie i funkcjonalność komórek nabłonka barwnikowego. W przeszłości naukowcy hodowali komórki na płaskiej powierzchni, ale komórki świetnie się rozwijają w środowisku trójwymiarowym zapewnianym przez rusztowania – powiedziała Pierscionek.

- Ten system wykazuje ogromny potencjał rozwoju jako substytut błony Brucha (tylna część błony naczyniowa gałki ocznej oddzielająca ją od nabłonka barwnikowego siatkówki – przyp. red.), zapewniając syntetyczne, nietoksyczne, biostabilne wsparcie dla przeszczepów komórek nabłonka barwnikowego siatkówki. Patologiczne zmiany w tej błonie zostały zidentyfikowane jako przyczyna chorób oczu, takich jak zwyrodnienie plamki żółtej związane z wiekiem, co sugeruje, że nasze prace mogą być przełomem, który może potencjalnie pomóc milionom ludzi na całym świecie – przyznała badaczka.

Póki co wciąż otwarte pozostają pytania o to, czy powstałe w ten sposób komórki okażą się skuteczne w leczeniu zwyrodnienia plamki żółtej? Jak bowiem podkreślają naukowcy, czym innym jest wyhodowanie komórek, a czym innym późniejsze połączenie ich z żywymi tkankami.

Źródło: Anglia Ruskin University, fot. Wikimedia Commons/ CC BY-SA 3.0/ Rotfloleb