Mikroskopijne „oddychanie” fotoreceptorów – nowa metoda w diagnostyce oczu
Fotoreceptory w siatkówce oka – komórki odpowiedzialne za rejestrowanie światła – dosłownie „poruszają się” pod wpływem bodźców świetlnych. Dzięki nowej technice obrazowania, nazwanej flicker optoretinography (f-ORG), możliwe jest rejestrowanie tych mikroruchów na poziomie nanometrów. To przełomowe odkrycie zespołu złożonego z naukowców z Polski i zagranicy może znacząco wpłynąć na diagnostykę i leczenie chorób oczu.
O co chodzi?
Zespół naukowców z Polski i zagranicy odkrył, w jaki sposób fotoreceptory – czyli komórki w siatkówce oka odpowiedzialne za rejestrowanie światła – dosłownie „poruszają się” pod wpływem bodźców świetlnych. Zmiany te, choć niewiarygodnie małe (na poziomie nanometrów!), można teraz rejestrować dzięki nowej technice obrazowania nazwanej flicker optoretinography (f-ORG).
Na czym polega „mikroruch” fotoreceptorów?
Fotoreceptory – pręciki i czopki – mają w swoich zewnętrznych segmentach ułożone „dyski” błonowe z białkami reagującymi na światło. Gdy do komórki dociera światło, te białka (a zwłaszcza jedno z kluczowych, PDE6) zmieniają kształt, co prowadzi do nieznacznego rozsunięcia się kolejnych warstw dysków. Efekt? Można zaobserwować cykliczne wydłużanie się i kurczenie całego zewnętrznego segmentu fotoreceptora, czyli swoiste „oddychanie” komórki.
Dlaczego to ważne?
- Pomiary w skali nanometrów: Dzięki bardzo precyzyjnej aparaturze (technika STOC-T, rodzaj tomografii optycznej) można uchwycić zmiany w długości fotoreceptorów rzędu kilku-kilkuset nanometrów. To tysiące razy mniej niż grubość ludzkiego włosa!
- Nowa szansa diagnostyczna: Metoda f-ORG jest bezinwazyjna i nie wymaga długiego przebywania w ciemności. Pozwala ocenić, czy fotoreceptory reagują prawidłowo na światło. To może stać się cennym narzędziem w wykrywaniu chorób oczu, takich jak zwyrodnienie barwnikowe siatkówki czy inne schorzenia degeneracyjne.
- Rola leku na potencję: Autorzy zahamowali aktywność białka PDE6 u myszy, podając im sildenafil (znany jako składnik Viagry). Po zablokowaniu PDE6, fotoreceptory traciły zdolność do tych mikroruchów. To potwierdziło, że to właśnie zmiany w PDE6 napędzają obserwowane nanometrowe „wydłużanie się” segmentów komórki pod wpływem światła.
Jak to działa w praktyce?
Badacze używają światła migoczącego (flicker), aby wielokrotnie pobudzać siatkówkę i obserwować periodyczne zmiany w fotoreceptorach. Kamery o bardzo szybkiej rejestracji (działające w technologii tomografii optycznej) pozwalają w czasie rzeczywistym śledzić, jak zewnętrzny segment fotoreceptorów się wydłuża i kurczy dokładnie w rytm bodźca świetlnego.
Co dalej?
Dzięki tej technice można:
- Lepiej zrozumieć choroby wzroku i opracować nowe sposoby ich monitorowania (np. w trakcie terapii genowej).
- Poprawić komfort pacjentów, bo testy nie wymagają długotrwałej adaptacji w ciemności.
- Zwiększyć dokładność badań – sygnały „nanometrowych ruchów” fotoreceptorów są bezpośrednio związane z procesem przetwarzania światła, czyli fototransdukcją.
Podsumowując, f-ORG to przełomowe spojrzenie na to, jak w czasie rzeczywistym „pracują” komórki siatkówki. Badania wskazują, że kluczową rolę odgrywa białko PDE6, a sama metoda może stać się praktycznym i czułym testem oceniającym funkcję wzroku w ośrodkach klinicznych.
Autorzy:
- Sławomir Tomczewski, Międzynarodowe Centrum Badań Oka, Instytut Chemii Fizycznej PAN
- Andrea Curatolo, Międzynarodowe Centrum Badań Oka, Instytut Chemii Fizycznej PAN, Department of Physics, Politecnico di Milano, Milan 20133, Italy
- Andrzej Foik, Międzynarodowe Centrum Badań Oka, Instytut Chemii Fizycznej PAN
- Piotr Węgrzyn, Międzynarodowe Centrum Badań Oka, Instytut Chemii Fizycznej PAN, Wydział Fizyki UW
- Bartłomiej Bałamut, , Międzynarodowe Centrum Badań Oka, Instytut Chemii Fizycznej PAN
- Maciej Wielgo, Międzynarodowe Centrum Badań Oka, Instytut Chemii Fizycznej PAN
- Wiktor Kulesza, , Międzynarodowe Centrum Badań Oka, Instytut Chemii Fizycznej PAN
- Anna Galińska, Międzynarodowe Centrum Badań Oka, Instytut Chemii Fizycznej PAN
- Katarzyna Kordecka, Międzynarodowe Centrum Badań Oka, Instytut Chemii Fizycznej PAN
- Sahil Gulati, Gatan, Inc., Pleasanton, CA 94588
- Humberto Fernandes, Międzynarodowe Centrum Badań Oka, Instytut Chemii Fizycznej PAN
- Krzysztof Palczewski, Center for Translational Vision Research, Department of Ophthalmology, Gavin Herbert Eye Institute, University of California, Department of Physiology and Biophysics, University of California, Department of Chemistry, University of California, Irvine, CA 92697, Department of Molecular Biology and Biochemistry, University of California, Irvine, CA 92697
- Maciej Wojtkowski, Międzynarodowe Centrum Badań Oka, Instytut Chemii Fizycznej PAN
Niniejsze streszczenie odnosi się do artykułu Photopic flicker optoretinography captures the light-driven length modulation of photoreceptors during phototransduction dostępnego w PNAS.