Laboratuvar tahlilleri, yaşa bağlı makula dejenerasyonunun (AMD) uzunlamasına optik koherens tomografi (OCT) tabanlı multimodal görüntülemesinden prognostik değerden yararlanabilir. AMD’li ve AMD’siz insan donör gözleri, doku kesitlemeden önce OCT, renk, yakın kızılötesi yansıma taramalı lazer oftalmoskopi ve otofloresan kullanılarak iki uyarma dalga boyunda görüntülenir.
Optik koherens tomografi (OCT) tabanlı multimodal (MMI) klinik görüntülemeden öğrenilen yaşa bağlı makula dejenerasyonu (AMD) için bir progresyon sekansı, laboratuvar bulgularına prognostik değer katabilir. Bu çalışmada retina dokusu kesitleme öncesinde insan donör gözlerine ex vivo OCT ve MMI uygulandı. Gözler, ≥80 yaşlarındaki diyabetik olmayan beyaz donörlerden kurtarıldı ve ölümden korunmaya kadar geçen süre (DtoP) ≤6 saatti. Küreler yerinde geri kazanıldı, korneanın çıkarılmasını kolaylaştırmak için 18 mm’lik bir trefin ile puanlandı ve tamponlanmış% 4 paraformaldehit içine daldırıldı. Renkli fundus görüntüleri, ön segment çıkarıldıktan sonra diseksiyon kapsamı ve üç büyütmede trans, epi- ve flaş aydınlatması kullanan bir SLR kamera ile elde edildi. Küreler, 60 diyoptri lense sahip özel tasarlanmış bir oda içindeki bir tampona yerleştirildi. Spektral etki alanı OCT (30° makula küpü, 30 μm aralık, ortalama = 25), yakın kızılötesi yansıma, 488 nm otofloresan ve 787 nm otofloresan ile görüntülendi. AMD gözleri, retinal pigment epitelinde (RPE), drusen veya subretinal drusenoid birikintileri (SDD’ler), neovaskülarizasyon olsun veya olmasın ve başka nedenlere dair kanıt olmadan bir değişiklik gösterdi. Haziran 2016 ile Eylül 2017 arasında 94 sağ göz ve 90 sol göz iyileşti (DtoP: 3.9 ± 1.0 saat). 184 gözün %40.2’sinde erken intermediate (%22.8), atrofik (%7.6) ve neovasküler (%9.8) AMD dahil olmak üzere AMD vardı ve %39.7’sinde dikkat çekici olmayan makulalar vardı. Drusen, SDD’ler, hiper-reflektif odaklar, atrofi ve fibrovasküler skarlar OCT kullanılarak tanımlandı. artefaktlar arasında doku opaklaşması, dekolmanları (basiller, retinal, RPE, koroidal), foveal kistik değişiklik, dalgalı bir RPE ve mekanik hasar vardı. Kriyo-kesitlemeyi yönlendirmek için, fovea ve optik sinir başı yer işaretlerini ve spesifik patolojileri bulmak için OCT hacimleri kullanıldı. Ex vivo hacimler, göz izleme için referans fonksiyonu seçilerek in vivo hacimlere kaydedildi. İn vivo görülen patolojinin ex vivo görünürlüğü koruma kalitesine bağlıdır. 16 ay içinde, AMD’nin tüm aşamalarında 75 hızlı DtoP donör gözü iyileşti ve klinik MMI yöntemleri kullanılarak evrelendirildi.
Optik koherens tomografi (OKT) rehberliğinde anti-VEGF tedavisi ile neovasküler yaşa bağlı makula dejenerasyonunun (AMD) on beş yıldır yönetilmesi, görme kaybının bu yaygın nedeninin progresyon sekansı ve mikromimarisi hakkında yeni bilgiler sunmuştur. Önemli bir tanıma, AMD’nin nörosensoriyel retina, retinal pigment epiteli (RPE) ve koroidi içeren üç boyutlu bir hastalık olmasıdır. Deneme hastalarının ve tedavi edilen klinik hastaların diğer gözlerinin OCT görüntülemesinin bir sonucu olarak, onlarca yıldır klinik bir standart olan renkli fundus fotoğrafçılığı tarafından görülenlerin ötesinde patolojinin özellikleri artık tanınmaktadır. Bunlar arasında intraretinal neovaskülarizasyon (tip 3 maküler neovaskülarizasyon1, eski adıyla anjiyomatöz proliferasyon), subretinal drusenoid birikintileri (SDD’ler, retiküler psödodrüzen olarak da adlandırılır)2, RPE kaderinin çoklu yolları 3,4 ve atrofi 5,6’da yoğun gliotik Müller hücreleri bulunur.
Makulalardan (hücreler ve hayvanlar) yoksun model sistemler bu karmaşık hastalığın bazı dilimlerini yeniden oluşturur 7,8,9. AMD’nin yükünü iyileştirmede daha fazla başarı, insan gözünde birincil patolojinin keşfi ve araştırılması, makulanın benzersiz hücresel bileşiminin anlaşılması ve ardından model sistemlere çevrilmesinden kaynaklanabilir. Bu rapor, bir akademik araştırma laboratuvarı ile bir göz bankası arasındaki otuz yıllık işbirliğini göstermektedir. Burada açıklanan doku karakterizasyon yöntemlerinin amaçları iki yönlüdür: 1) mikroskopi ile fundus görünümünün ve görüntüleme sinyal kaynaklarının temelini göstererek gelişen tanı teknolojisini bilgilendirmek ve 2) AMD örneklerini sadece koni foveasını ve çubuk bakımından zengin para- ve perifoveayı koruyan hedefli (immünohistokimya) ve hedefsiz moleküler keşif teknikleri (görüntüleme kütle spektrometrisi, IMS ve mekansal transkriptomikler) için sınıflandırmak. Bu tür çalışmalar, göz takibi yoluyla bir progresyon dizisi ve uzunlamasına takibin mümkün olduğu klinik OCT’ye translasyonu hızlandırabilir. Tedavi etkilerini izlemek için tasarlanan bu teknoloji, retina damarlarını kullanarak taramaları bir klinik ziyaretinden diğerine kaydeder. Göz izlemeli OKT’nin yıkıcı tekniklerle elde edilen laboratuvar sonuçlarına bağlanması, moleküler bulgulara yeni bir prognostik değer düzeyi sağlayabilir.
1993 yılında araştırma laboratuvarı, film10’da postmortem fundusun renkli fotoğraflarını çekti. Bu çaba, Foos ve meslektaşları 11,12,13 tarafından insan periferik retinasının mükemmel fotomikroskopisi ve histolojisinden ve Sarks ve ark.14,15’in kapsamlı AMD klinikopatolojik korelasyonlarından esinlenmiştir. 2009 yılından itibaren spektral etki OKT’ye bağlı ex vivo multimodal görüntüleme (MMI) benimsenmiştir. Bu geçiş, diğerlerinin benzer çabalarından esinlenmiştir 16,17 ve özellikle Sarklar tarafından tarif edilen ultrayapının çoğunun zaman içinde klinikte üç boyutlu olarak mevcut olduğunun farkına varılması 18,19. Amaç, retina, RPE ve koroiddeki hücresel düzeyde fenotiplerin iyi güçlendirilmiş çalışmaları için makul bir zaman diliminde bağlı makulaları olan gözler elde etmekti. Amaç, “göz başına” istatistiklerin ötesinde, kardiyovasküler hastalıktan20,21 “savunmasız plak” kavramlarından etkilenen bir standart olan “lezyon tipi başına” geçmekti.
Bu rapordaki protokol, çeşitli akışlarda katılan yaklaşık 400 çift donör gözü ile ilgili deneyimleri yansıtmaktadır. 2011-2014 yıllarında, 142 arşivlenmiş örnekten katman kalınlıkları ve ek açıklamalar içeren AMD histopatolojisinin MACULA Projesi web sitesi oluşturuldu. Bu gözler 1996-2012 yılları arasında yüksek çözünürlüklü epoksi-reçine histolojisi ve elektron mikroskobu için glutaraldehit-paraformaldehit fiksatif olarak korunmuştur. Tüm fundiler alındığında renkli olarak fotoğraflandı ve histolojiden hemen önce OCT tarafından yeniden görüntülendi. Başlangıçta optik sinir çalışmaları için tasarlanmış bir göz tutucu22, fovea üzerinde ortalanmış 8 mm çapında tam kalınlıkta bir doku zımbasını yerleştirmek için kullanıldı. Foveal merkezden OCT B-taramaları ve aynı seviyelerde histolojiye karşılık gelen 2 mm üstünlük bir site ve ayrıca renkli bir fundus fotoğrafı web sitesine yüklendi. OCT düzlemlerinin seçimi, fovea23 altında AMD patolojisinin belirginliği ve SDD’lerin fovea24,25’ten daha üstün çubuk bakımından zengin alanlarda öne çıkması ile belirlendi.
2013 yılından itibaren, yaşam boyunca OCT-implante MMI ile görüntülenen gözler doğrudan klinikopatolojik korelasyonlar için mevcuttu. Çoğu (10 donörden 7’si), araştırma amacıyla ölümden sonra gözlerini bağışlamak isteyen hastalar için gelişmiş bir direktif kaydı sunan bir retina sevk uygulamasındaki hastaları (yazar: KBF) içeriyordu. Gözler yerel göz bankası tarafından kurtarıldı ve korundu, laboratuvara transfer edildi ve MACULA Projesi gözleriyle aynı şekilde hazırlandı. Pre-mortem klinik OKT hacimleri laboratuvarda sorunsuz bir şekilde okundu, böylece yaşam boyunca görülen patoloji özellikleri mikroskop altında görülen özelliklerle uyumlu hale getirildi26.
2014 yılından itibaren, prospektif göz toplama, klinik öyküsü olmayan ancak belirli bir zaman sınırı (6 saat) boyunca korunan donör gözlerinde AMD taraması ile başladı. Bu amaçla, göz tutucu bütün bir küreyi barındıracak şekilde değiştirildi. Bu, daha önce kullanılan 8 mm’lik zımbanın kesilmiş kenarları etrafında ayrılma şansını azalttı. Gözler immünohistokimya için %4 tamponlu paraformaldehit içinde korundu ve ertesi gün uzun süreli depolama için %1’e transfer edildi. 2016-2017’de (pandemi öncesi), 90 donörden 184 göz kurtarıldı. Bu rapordaki istatistikler ve resimler bu seriden oluşturulmuştur. Pandemi döneminde (2020 kilitlenmeleri ve sonrası), transkriptomik ve IMS işbirlikleri için ileriye dönük koleksiyonlar, esasen 2014 yöntemlerini kullanarak, düşük bir hızda devam etti.
Donör göz değerlendirmesi için başka yöntemler de mevcuttur. Minnesota Derecelendirme Sistemi (MGS)27,28, renkli fundus fotoğrafçılığı için AREDS klinik sistemine dayanmaktadır 29. Bu yöntemin sınırlamaları, atrofik ve neovasküler AMD’nin “geç AMD” nin bir aşamasında birleştirilmesini içerir. Ayrıca, MGS, RPE koroidinin foto-dokümantasyonundan önce nörosensoriyel retinanın çıkarılmasını gerektirir. Bu adım, SDD’leri değişen derecelerde30,31’e çıkarır ve dış retinanın ve destek sisteminin uzamsal yazışmalarını ortadan kaldırır. Bu nedenle, metabolik talebi ve retinadan gelen sinyallemeyi RPE-koroiddeki patolojiye bağlama çabaları engellenebilir. Utah Sistemi, diseksiyona yönelik gözleri RNA ve protein ekstraksiyonları için bölgelere ayırmak için ex vivo renkli fotoğrafçılık ve OCT kullanarak MMI uyguladı32. Tüm vizör adaptörü ekstraksiyonlarına tercih edilmesine rağmen, AMD ilerlemesi için en yüksek risk altındaki 3 mm çaplı alan33,34, 6 mm çapında fovea merkezli bir zımbanın sadece% 25’ini temsil eder. Bu nedenle, immünohistokimya için seri kesitleme gibi foveaya referansla bulguları lokalize edebilen teknikler avantajlıdır.
COVID öncesi dönemde 16 aylık bir dönemde popülasyona dayalı bir tarama yaklaşımı kullanılarak, AMD ile 75 donör gözü temin etmek mümkün olmuştur. Hepsi kısa bir DtoP ile kurtarıldı ve OCT-anchored MMI kullanılarak sahnelendi. Yaş kriteri (>80 yaş), nakledilebilir kornealara yönelik doku geri kazanımları için tipik yaş aralığının dışındadır. İlerlemiş yaşa rağmen, kriterlerimiz AMD’nin tüm aşamalarında gözlerle sonuçlandı. Birçok RPE fenotipi tüm AMD aşamalarında ortaktır…
The authors have nothing to disclose.
Orijinal göz tutucunun enstrümantasyonu ve tasarımı için Heidelberg Engineering’e, OCT tabanlı multimodal görüntülemeye giriş için Richard F. Spaide MD’ye, klinik görüntüleme cihazlarına erişimi kolaylaştırdığı için Christopher Girkin MD’ye ve Şekil 1 için David Fisher’a teşekkür ederiz. Araştırma için insan donör gözlerinin geri kazanılması, Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH) R01EY06019 (C.A.C.), P30 EY003039 (Pittler), R01EY015520 (Smith), R01EY027948 (C.A.C., T.A.) hibeleri tarafından desteklenmiştir. R01EY030192 (Li), R01EY031209 (Stambolian) ve U54EY032442 (Spraggins), IZKF Würzburg (N-304, T.A.), Alabama EyeSight Vakfı, Uluslararası Retina Araştırma Vakfı (C.A.C.), Arnold ve Mabel Beckman Maküler Araştırma Girişimi (C.A.C.) ve Körlüğü Önleme Araştırmaları AMD Catalyst (Schey).
Beakers, 250 mL | Fisher | # 02-540K | |
Bottles, 1 L, Pyrex | Fisher | # 10-462-719 | storage for preservative |
Bunsen burner or heat source | Eisco | # 17-12-818 | To melt wax |
Camera, digital | Nikon D7200 | D7200 | |
Computer and storage | Apple | iMac Pro; 14 TB external hard drive | Image storage |
Container, insulated | Fisher | # 02-591-45 | For wet ice |
Containers, 2 per donor, 40 mL | Fisher | Sameco Bio-Tite 40 mL # 13-711-86 | For preservative |
Crucible, quartz 30 mL | Fisher | # 08-072D | Hold globe for photography |
Cylinder, graduate, 250 mL | Fisher | # 08-549G | |
Disinfectant cleaning supplies | https://www.cardinalhealth.com/en/product-solutions/medical/infection-control/antiseptics.html | ||
Eye holder with lens and mounting bracket | contact J. Messinger | jeffreymessinger@uabmc.edu | custom modification of Heidelberg Engineering original design |
Face Protection Masks | Fisher | # 19-910-667 | |
Forceps, Harmon Fix | Roboz | # RS-8247 | |
Forceps, Micro Adson | Roboz | # RS-5232 | |
Forceps, Tissue | Roboz | # RS-5172 | |
Glass petri dish, Kimax | Fisher | # 23064 | |
Gloves Diamond Grip | Fisher | # MF-300 | |
Gowns GenPro | Fisher | # 19-166-116 | |
Image editing software | Adobe | Photoshop 2021, Creative Suite | |
KimWipes | Fisher | # 06-666 | |
Lamps, 3 goosenecks | Schott Imaging | # A20800 | |
Microscope, stereo | Nikon | SMZ 1000 | for dissection |
Microscope, stereo | Olympus | SZX9 | color fundus photography |
Paraformaldehyde, 20% | EMS | # 15713-S | for preservative; dilute for storage |
pH meter | Fisher | # 01-913-806 | |
Phosphate buffer, Sorenson’s, 0.2 M pH 7.2 | EMS | # 11600-10 | |
Ring flash | B & H Photo Video | Sigma EM-140 DG | |
Ruby bead, 1 mm diameter | Meller Optics | # MRB10MD | |
Safety Glasses 3M | Fisher | # 19-070-940 | |
Scanning laser ophthalmoscope | Heidelberg Engineering | HRA2 | |
Scissors, curved spring | Roboz | # RS-5681 | |
Sharps container | Fisher | # 1482763 | |
Shutter cord, remote | Nikon | MC-DC2 | |
Spectral Domain OCT device | Heidelberg Engineering | Spectralis HRA&OCT | https://www.heidelbergengineering.com/media/e-learning/Totara-US/files/pdf-tutorials/2238-003_Spectralis-Training-Guide.pdf |
Stainless steel ball bearing, 25.4 mm diameter | McMaster-Carr | # 9529K31 | |
Tissue marking dye, black | Cancer Diagnostics Inc | # 0727-1 | |
Tissue slicer blades | Thomas Scientific | # 6767C18 | |
Trephine, 18-mm diameter | Stratis Healthcare | # 6718L | |
TV monitor (HDMI) and cord for digital camera | B&H Photo Video | BH # COHD18G6PROB | for live viewing and remote camera display features |
Wax, pink dental | EMS | # 72670 | |
Wooden applicators | Puritan | # 807-12 |