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UPMC新技术攻克青光眼的两大难题

匹兹堡大学医学中心 2019-06-11
UPMC使用新科技在猪眼青光眼模型上展示局灶性流出量增加现象

匹兹堡大学医学中心(UPMC)已经解决了青光眼血液流量研究方面的两大挑战:

1.没有低成本基因传递模型;

2.无法看见局灶性流出量增加现象,且无法测量。

 

人类的捐献体十分稀缺,且费用昂贵,这给青光眼研究造成了极大的障碍。随着青光眼越来越普遍,这一挑战就变得更为迫在眉睫。不少患者因此惨遭不可逆性失明,生活质量大大下降。

 

 

人类拥有独特的眼房水引流系统,研究难度大且成本高。由于人类捐献体稀缺,研究人员称,最初其实验室根本无法开展流出量工程研究,只好使用干细胞研究及基因疗法中的生物工程方法来解决这一与日俱增的困难。

 

经过对多种替代性模型系统的评估,研究人员发现从当地屠户那里获得的猪眼睛质量过关,是可靠的研究模型。猪眼具有人类生化青光眼的标志性特征及微观生理学属性,如沿施莱姆氏管有大液泡形成。

 

有趣的是,最近的猪基因组测序也表明,较之老鼠与人类,猪与人类的基因序列匹配度更高。研究人员得以随时间推移从基因方面修改负责眼内流出量的结构、小梁网状结构以及荧光标记基因表达式。流出道的生物工程要求改善后的流出量能够被识别,且能够测量,因为其效果很可能只影响引流系统的一部分。通过眼球压力变化来估测流出量的方法并不可靠。

 

研究人员迫切需要一个能够让他们看到局灶性流出量阻塞或展示局部引流改善现象的工具。其实这也是介入性心脏病医疗领域的一大难题,因为只有详细绘制灌注路线后,才能打开一个特殊的阻塞球囊,之后才能将支架放入冠状动脉。

 

研究人员称,他们目前使用荧光素(1871年首次由Adolf von Baeyer8合成的一种染料)来研发一种制图法(见下图),这种制图法可延伸应用到眼科,比如用来测量眼压、检测眼表面等。自动定性和定量图像分析可以使用标准荧光素设备描述局部不同的流出量类型和填充时间,打开源图像分析软件。研究人员发现,整眼鼻腔灌注时间更短。

 

点图定量制图:使用个体填充(中央),角膜缘周液泡填充时间和填充率建模(右)。

 

这一发现与“鼻腔的施莱姆管及房水静脉比太阳穴周边的更粗这一现象一致。它也与微创青光眼手术中改善流出量的常用部位相吻合。研究人员称,精心制作的猪眼青光眼模型组织质量十分过关,可以用来练习小梁消融术和iStent手术。

 

在该模型上,通过荧光素制图法可以看到,鼻腔小梁网状结构消融不仅增加了这个部位的血液流出量,而且还增加了其周边的血液流出量。

 

眼底藏着表面看不到的美。Glia研究实验室拍摄的这些图片展示了人类眼底物理和化学结构的一些抽象形式。

 

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