konstiga ledningar
näthinnan består av ett tunt lager av ljuskänslig vävnad på baksidan av ögat. Denna invecklade struktur är nödvändig för synen.
cellkretsar
i näthinnan är fem typer av neuron — fotoreceptorer, bipolära celler, retinala ganglionceller, horisontella celler och amacrine celler — sammankopplade för att bilda en av naturens mest komplexa kretskort., När ljus träffar näthinnan stimulerar det fotoreceptorer, vilket skapar en elektrisk signal som förmedlas genom andra neuroner i näthinnan till optisk nerv och sedan vidare till hjärnan.
Credit: Alisdair Macdonald
1. Det finns två huvudtyper av ljuskänslig cell i ögat: stavar och kottar. Stavar möjliggör syn i dåligt ljus, medan kottar är ansvariga för färgseende., Fotoreceptorer omvandlar ljus till elektriska signaler som färdas genom andra retinala neuroner för att nå den optiska nerven.
2. Bipolär cell ansvarig för överföring av signaler från fotoreceptorer till en retinal ganglion cell.
3. Retinal ganglion cell reläer signaler från bipolära och amacrine celler till hjärnan genom långa projektioner kallas axoner som bildar synnerven.
4. Horisontell cell reglerar signalen som kommer ut från flera stavar och kottar.
5. Amacrine cell når över flera bipolära celler för att reglera signaler riktade mot retinala ganglion celler., Hittills har cirka 30 undertyper identifierats.
6. Retinal pigmentepitel (RPE) ett lager av epitelceller som ligger under fotoreceptorerna. Det bildar en barriär mot blodkärl i åderhinnan och Moppar upp skadliga ämnen som skjul av fotoreceptorer som svar på ljus.
ett vanligt misslyckande
degenerativa sjukdomar i näthinnan påverkar hundratals miljoner människor över hela världen. Det vanligaste sådana tillståndet är åldersrelaterad makuladegenerering (AMD).,
Credit: Alisdair Macdonald
1. AMD orsakas av en uppbyggnad av fettavlagringar, känd som drusen, mellan RPE och choroid. Orsaken är oklart, men biprodukter från fotoreceptorer antas bidra.
2. Dessa insättningar växer gradvis i storlek och antal, vilket leder till alltmer förvrängd syn.
3. I avancerad AMD störs RPE, vilket resulterar i fotoreceptorns död och förlusten av central vision.
4., 10-15% av fallen utvecklas till en form som kallas våt AMD1, där blodkärl tränger in i näthinnan och läcker vätska som orsakar syn att försämras snabbt.
skadekontroll
inga behandlingar har godkänts för tidigt stadium AMD, men läkemedel som hämmar blodkärlsbildning kan sakta ner utvecklingen av våt AMD.,
färska ögon
under det senaste decenniet har förbättringar av tekniker för odling eller differentiering av stamceller ökat möjligheten att använda stamcellsterapier för att hantera retinala degenerativa sjukdomar som AMD.
stamceller kan härledas från ett blastocyststadium embryo. Alternativt kan vuxna celler som fibroblaster omprogrammeras för att fungera som stamceller.,
Credit: Alisdair Macdonald
sådana stamceller har potential att dela sig på obestämd tid och kan ge upphov till vilken celltyp som helst som krävs för retinalregenerering.
Credit: Alisdair Macdonald
i avancerad AMD är dysfunktion hos RPE den främsta orsaken till misslyckad syn., Kliniska prövningar pågår nu för att ersätta skadade RPE med friska retinala pigmentepitelceller odlade från stamceller.
hittills har forskare testat två sätt att leverera färska pigmentepitelceller till den skadade näthinnan.
Credit: Alisdair Macdonald
a injiceras en suspension av retinala pigmentepitelceller härledda från stamceller i det förvrängda utrymmet ovanför åderhinnan. Inledande försök hos människor har visat att detta tillvägagångssätt är säkert.,
det är dock oklart om celler som levereras i suspension kommer att överleva i tillräckligt stora antal för att RPE ska regenerera och fungera korrekt.
b, ett encelligt tjockt ark av retinala pigmentepitelceller ovanpå en tunn polyester-eller kollagenställ implanteras kirurgiskt på baksidan av ögat.
implantering av cellerna som ett ark tar bort behovet av att de följer Bruchs membran. Kliniska prövningar har visat att förfarandet är säkert, och vissa mottagare har rapporterat förbättringar i synen.,
Credit: Alisdair Macdonald
ögon framåt
samt ansträngningar för att generera retinala celler från stamceller gör forskare snabba framsteg mot växande hela retinas. Eftersom sådana modeller blir mer sofistikerade, vilket återspeglar inte bara utbudet av celltyper utan också deras organisation och funktion i ögat, kommer dessa mini-retinas att vara ovärderliga för sjukdomsmodellering och drogtest.,
2011 mus embryonala stamceller visas att självorganisera in i en 3D-struktur innefattande skikt av retinala celler som ser ut som de av den utvecklande retina3.
2012 mänskliga stamceller från embryon har visats samlas in i primitiva Mini-retinas4. De resulterande strukturerna är större och innehåller fler kottar än de som härrör från musceller i 2011.
2014 Human mini-retinas som innehåller alla huvudsakliga retinala celltyper lagrade korrekt skapas5. Även om fotoreceptorerna inte är mogna, svarar vissa svagt på ljuset.,
2016 ärftliga sjukdomar Leber medfödd amaurosis6 och retinitis pigmentosa7 återskapas i mini-näthinnor. Modellerna ger nya insikter i dessa retinala förhållanden.
2017 i April skapar forskare relativt mogna Mini-retinas8. Cellskikten är välorganiserade och fotoreceptorerna är utvecklingsmässigt avancerade, med potential att bilda funktionella synapser.
I augusti, UK National Centre for the Replacement Förfining och Minskning av Djur i Forskning awards NewCells Biotech i Newcastle, STORBRITANNIEN, £1 miljoner (US$1.,27 miljoner) för att utveckla mini-retinas för användning vid drogscreening.
2018 US National Eye Institute lanserar en US$1 miljon och konkurrens fond för att främja utvecklingen av mini-näthinnor.
självreparation
den mänskliga näthinnan innehåller en population av vilande stamceller. I vissa djur, inklusive zebrafisk, aktiveras en liknande population av stamceller som svar på skada och kan regenerera alla retinala celltyper för att återställa synen., Som forskarnas förståelse för reparationsprocessen förbättras, bör mini-retinas göra det möjligt för dem att undersöka om det mänskliga ögat också kan koaxas till återväxt av retinalvävnad.
Credit: Alisdair Macdonald