Атлас с висока разделителна способност показва развитието на ретината

Учени от Института по молекулярна и клинична офталмология в Базел, от Университета в Цюрих и Швейцарския федерален институт, Швейцария, създават атлас, който позволява да се види как се образуват тъканите в ретината на окото по време на ембрионалното развитие от една страна, а от друга да даде отговор на въпроса какво причинява заболяванията на ретината. Изображението е резултат от използването на нова технология.

Атласът

Основните въпроси, на които екипът учени с различни специалности търси отговори, са как по време на ембрионалното развитие се оформят различните тъкани и какво причинява заболяванията.

Изследователите картографират не само тъкани, които са изолирани от хора, но и органоиди – става дума за триизмерни структури, отгледани от стволови клетки в лаборатория, които наподобяват органи, развиват се също като тях, но в по-малък мащаб. Както разяснява проф. Барбара Тройтелайн от катедрата по биосистемни науки и инженерство на Швейцарския федерален институт в Цюрих, голямото предимство, което органоидите имат, е че учените могат да се намесват в развитието им и да тестват активни вещества върху тях. Това от своя страна им позволява да научат повече за здравата тъкан и за болестите.

Технологията 4i

За да осъществят задачата си да наблюдават в детайли и много отблизо случващото се в ретината, изследователите използват технологията 4i. Тя е създадена преди няколко години от проф. Лукас Пелкманс от Университета в Цюрих и в настоящото изследване се прилага за първи път за органоиди.

Методът представлява интеративно непряко имунофлуоресцентно изобразяване или накратко 4i и е в състояние да визуализира повече от 50 протеина едновременно в тъканна секция с разделителна способност като за целта използва флуоресцентна микроскопия.

При флуоресцентната микроскопия се изолират три протеина, всеки със собствено багрило. Технически не е възможно да бъдат оцветени повече от пет протеина едновременно.

И в технологията 4i учените използват три багрила, но след извършването на измерванията те ги измиват от тъканната проба и оцветяват три нови протеина. Процесът отнема 18 дни и се извършва от робот 18 пъти.

На финала компютър обединява отделните изображения, на което се виждат 53 различни протеина. Всички те предоставят информация за типовете клетки, които изграждат ретината, например, пръчици, колбички, ганглийни клетки. Визуалната информация за протеините на ретината изследователите допълват с информация за гените, които се четат в отделните клетки.

Опитите се извършват върху органоиди, които са на различна възраст и следователно на различни етапи на развитие. Това позволява създаването на времева серия от изображения и генетична информация, която описва пълното развитие на ретината за период от 39 седмици.

Главният автор на изследването проф. Грей Камп споделя, че тази времева серия може да бъде използвана, за да се покаже как органоидната тъкан се изгражда, кои са клетките, които увеличават броя си (става дума за процеса пролиферация, която може да бъде естествена и патологична, например, тумори) и къде са разположени синпсите.

„Процесите са сравними с тези при формирането на ретината по време на ембрионалното развитие“, подчертава проф. Камп.

Резултатите от изследването са публикувани в Nature Biotechnology.

До момента екипът изучава развитието на здравата ретина. Предстоят изследвания, по време на които учените ще нарушат умишлено развитието на органоидите на ретината с лекарства или с подбрани генетични модификации. Това ще даде информация за заболявания. „Например, за пигментозен ритинит, който е наследствено състояние, при което чувствителните към светлината рецептори на ретината постепенно дегенерират и се стига до слепота“, обяснява проф. Камп. Това е начин изследователите да разберат кога точно започва процесът и как може да бъде спрян.