PITTSBURGH – Vědci se již po staletí snaží o úspěšné transplantace očí. První pokusy se daly číst jako deník Mary Shelleyové: implantování psího oka do rozkroku krysy, transplantace krysího oka na krk jiné krysy, vytrhnutí oka ovce z jedné zásuvky a umístění do druhé.
Transplantace celého oka však nikdy nebyla úspěšně provedena u žijícího člověka. Složitá síť svalů, krevních cév a nervů oka – spojená přímo s mozkem – odsoudila minulé experimenty k neúspěchu.
Nyní se tým pittsburských transplantačních chirurgů snaží tento příliv zvrátit a doufají, že tak mohou učinit již v příštím desetiletí a pomocí očí dárců obnoví zrak lidem, kteří utrpěli traumatické poranění očí.
reklama
„Doufám, že za 10 let budeme provádět transplantace očí u lidí,“ uvedla Dr. Kia Washington, plastická chirurgka z Lékařského centra University of Pittsburgh a vedoucí výzkumného týmu. „Existují lidé, kteří jsou ze zjevných důvodů zjevně velmi skeptičtí. Je to druh měsíčního výstřelu. “
A je to měsíční výstřel, který je zvlášť zajímavý pro ministerstvo obrany, které je hlavním donorem projektu. Traumatická poranění očí jsou čtvrtou nejčastější bojovou ránou pro americké vojáky. Počítáme-li vojáky i civilisty, téměř 1 milion Američanů žije se zhoršeným zrakem v důsledku poranění očí. Washington a její kolegové věří, že s dárcovskými očima by se jednoho dne mohli znovu podívat.
Šití zraku
První hlášené pokusy o transplantaci očí u zvířat začaly v 19. století a vyvrcholily během druhé světové války. Ještě v roce 1977 pracovní skupina v Národním očním institutu po důkladném laboratorním vyšetření dospěla k závěru, že transplantace celého oka nemohou být úspěšné. Tyto experimenty byly sužovány problémy s odmítnutím imunity, nedostatečným průtokem krve a nedostatkem nervových funkcí.
reklama
Pokud transplantované oko je někdy vidět, nervová spojení jsou nezbytná – a také nejsložitější část transplantace oka. Optický nerv, který spojuje oko s mozkem, je spolu s mozkem a míchou součástí centrálního nervového systému. Zatímco nervy jinde v těle – řekněme ty v prstech nebo na pokožce hlavy – přežijí zranění a snadno se regenerují, centrální nervový systém není tak odolný.
Washington a tým však začali praskat kód zrakového nervu, udržování jeho buněk naživu mimo tělo a jeho přemáhání k opětovnému růstu u dárcovského zvířete.
A v posledních desetiletích došlo k obrovskému pokroku v dalších aspektech transplantační medicíny, včetně imunosupresivních léků a mikrochirurgických technik. , Řekl Washington, který umožňoval transplantace, které dříve nebyly možné.
„Deset let, 20 let před transplantací rukou, došlo k velkému skepticismu a prostě tam technologie nebyla,“ řekl Washington. „S transplantací oka můžete argumentovat totéž.“
Tým učinil minulý měsíc zásadní krok vpřed s papírem, který ukazuje úspěšnou transplantaci oka krysy do jiné krysy, včetně spojení optických nervů. Orgán byl zdravý a živý až o dva roky později. Další fází s financováním DoD je regenerace nervů, aby se skutečně obnovil zrak u hlodavců, primátů a nakonec i lidí.
„Vývoj modelu krysy od společnosti Kia je obrovský pokrok ve schopnosti provádět složitou vědu potřebnou k úspěšnému transplantaci celého oka, “řekl Rob Nickells, spolupracovník Washingtonu, který je profesorem oftalmologie a vizuálních věd na University of Wisconsin.„ S jistotou bych řekl, že vzhledem k úspěchu otázky, bude první chirurg, který tohoto výkonu dosáhne. “
Otázka nervu
Klíčem k těmto transplantacím očí je podle členů týmu problém jemného optického nervu. První překážkou bylo prostě udržení nervu naživu.
„Pouhé získání oka pro transplantaci říká všem buňkám, že musí zemřít,“ řekl Nickells.
V testech na myši, Nickells se zaměřil na gen BAX, klíčového hráče, který organizuje buněčnou smrt. V roce 2010 zjistil, že myši bez tohoto genu neztratily po poranění žádné ze svých optických nervových buněk, dokonce ani o několik let později – zatímco u normální myši všechny buňky byly mrtvé do tří týdnů.
Od té doby Nickells pracuje na tom, jak genová exprese – nejen pouhá přítomnost BAX nebo jiných genů – ovlivňuje přežití neuronů. V budoucnu plánuje začít hledat kandidáta na drogu, který by mohl blokovat BAX, který by teoreticky mohl být přidán k řešení, které uchová oko dárce, dokud jej nebude možné přenést na jeho příjemce.
Druhá překážka poté, co udržuje buňky naživu, ve skutečnosti pobízí nerv k růstu. Dárcovský nerv se nemůže jednoduše spojit s pahýlem příjemce, ale musí se znovu vypěstovat z oka do mozku. U dospělých postrádají nervové buňky tuto schopnost růstu, ale profesor neurologie na Harvardské lékařské fakultě Zhigang Ve spolupráci s Washingtonem se snaží vrátit čas zpět.
„Musíme najít způsob, jak přeprogramovat staré neurony jsou mladé neurony, „řekl.„ Dospělé neurony nemají růstovou schopnost. Nějak je musíme přimět, aby se znovu rozrostli. “
V lednu publikoval se svým týmem článek, který ukazuje, že nový drogový koktejl to dokáže přesně u myší. Lék znemožňuje dráhu potlačení nádoru a umožňuje růst neuronů. Když vědci prořízli optický trakt těsně mimo mozek, nerv se vrátil do 28 dnů.
Ale mohly myši skutečně vidět? Aby odpověděli na tuto otázku, osm týdnů po poranění vědci ukázali myším rotující buben natřený svislými černými a bílými pruhy. Normální myš přirozeně otáčí hlavu, aby sledovala pruhy. Myši s regenerovanými nervy se nehnuly, což naznačuje, že nevidí.
Uvědomil si, že k tomuto selhání obnovení zraku došlo, protože čerstvě narostlé nervy se zásadně lišily od normálních nervů: chyběly jim izolace, takže elektrické signály z oka se snížily, než se dostaly do mozku.
Věděl, že toto je přesně stejný problém, jaký vidíme v nervech lidí s roztroušenou sklerózou. Vědci tedy těmto stejným myším podali MS lék 4-AP a o tři hodiny později je znovu testovali. Náhle zvířata začala hýbat hlavami v reakci na rotující buben. Slepé myši mohly znovu vidět.
Pohled do budoucnosti
Dosažení podobného úspěchu u lidí by mohlo být možné do 10 let, uvedl Stanfordský docent neurobiologie a oftalmologie Andrew Huberman, který se neúčastní výzkumu Washingtonu. Ale říká, že je to cesta, která má menší smysl než použití novějších doplňků k biomedicínskému nástrojovému balíčku.
„Nemyslím si, že vezmeme oko nedávno zesnulého člověka a řekneme to na někoho jiného … a ten člověk to uvidí, „řekl Huberman.„ Myslím, že to bude kombinace biologie a inženýrství „- například kombinace oka dárce s nervovými kmenovými buňkami.
Pokud by vědci dokázali vypěstovat novou sítnici na oku dárce z kmenových buněk, řekl Huberman, tyto čerstvé neurony sítnice by mohly snáze růst projekce, které se mohou táhnout až k mozku. před námi stojí mnoho výzev. Společnost Nickells pracuje s myšmi, jejichž optické nervy byly rozdrceny, takže zbývá zjistit, zda budou stejné principy fungovat i při proříznutí nervu. A jeho tým dokázal vypěstovat optický nerv hlodavce maximálně 1 centimetr; pro srovnání, vzdálenost od oka k mozku u člověka je propast.
Další kroky pro Washington zahrnují nalezení neinvazivních způsobů sledování možného odmítnutí oka dárce u potkanů i primátů. To jí zabrání v tom, aby musela provést biopsii oka, aby hledala odmítnutí, což je standardní způsob sledování jiných druhů transplantací. Jakmile zjistí odmítnutí, chce zjistit, jak oko reaguje na standardní imunosupresivní léky.
Washington předpokládá, že prvními lidskými příjemci transplantací celého oka budou ti, kteří již mají transplantaci obličeje. Mnoho z těchto pacientů je slepých a budou muset užívat imunosupresivní léky bez ohledu na to, takže poměr rizika a odměny při transplantaci oka je velmi nízký.
A přes překážky, které vás čekají, Washington věří, že transplantace je nejlepší cestou vpřed při léčbě ztráty zraku při poranění očí. „Zejména v traumatizujícím prostředí jde skutečně o schopnost obnovit formu a funkci v jednom postupu.“