בדיקות מעבדה יכולות למנף את הערך הפרוגנוסטי מההדמיה הרב-מודאלית מבוססת טומוגרפיית קוהרנטיות אופטית אורכית (OCT) של ניוון מקולרי תלוי גיל (AMD). עיניים מתורם אנושי עם ובלי AMD מצולמות באמצעות OCT, צבע, סריקת השתקפות אינפרא אדום קרוב לייזר, אופטלמוסקופיה, ו autofluorescence בשני אורכי גל עירור לפני חתך רקמות.
רצף התקדמות לניוון מקולרי תלוי גיל (AMD) שנלמד מהדמיה קלינית מבוססת טומוגרפיה אופטית קוהרנטית (OCT) רב-מודאלית (MMI) עשוי להוסיף ערך פרוגנוסטי לממצאי המעבדה. בעבודה זו, ex vivo OCT ו- MMI יושמו על עיני תורם אנושי לפני חתך רקמת הרשתית. העיניים נמצאו מתורמים לבנים שאינם סוכרתיים בני ≥80, עם זמן מוות לשימור (DtoP) של ≤6 שעות. הגלובוסים נמצאו באתר, קיבלו טרפין בקוטר 18 מ”מ כדי להקל על הסרת הקרנית, וטובלים בפרפורמלדהיד חוצץ 4%. תמונות פונדוס צבעוניות נרכשו לאחר הסרת סגמנט קדמי עם היקף ניתוח ומצלמת SLR באמצעות תאורת טרנס, אפי ומבזק בשלוש הגדלות. הגלובוסים הונחו בחיץ בתוך תא שעוצב במיוחד עם עדשת דיופטר 60. הם צולמו עם תחום ספקטרלי OCT (קוביית מקולה של 30°, מרווח של 30 מיקרומטר, ממוצע = 25), החזר אינפרא אדום קרוב, אוטופלואורסצנטיות של 488 ננומטר ואוטופלואורסצנטיות של 787 ננומטר. עיני AMD הראו שינוי באפיתל פיגמנט הרשתית (RPE), עם משקעי דרוסן או דרוסנואידים תת-רשתית (SDD), עם או בלי ניאו-וסקולריזציה, וללא עדות לסיבות אחרות. בין יוני 2016 לספטמבר 2017 נמצאו 94 עיניים ימניות ו-90 עיניים שמאליות (DtoP: 3.9 ±-1.0 שעות). מתוך 184 העיניים, ל-40.2% היה AMD, כולל AMD בשלב הביניים המוקדם (22.8%), אטרופי (7.6%) וניאו-וסקולרי (9.8%), ול-39.7% היו מקולות ללא ייחוד. דרוסן, SDDs, מוקדים היפר-רפלקטיביים, ניוון וצלקות פיברו-וסקולריות זוהו באמצעות OCT. הממצאים כללו opacification רקמות, ניתוקים (bacillary, retinal, RPE, choroidal), שינוי ציסטי foveal, RPE גלי, ונזק מכני. כדי להנחות את חתך ההקפאה, נעשה שימוש בנפחי OCT כדי למצוא את הגומה המרכזית ואת ציוני הדרך של ראש עצב הראייה ופתולוגיות ספציפיות. אמצעי האחסון של ex vivo נרשמו באמצעי האחסון in vivo על-ידי בחירת פונקציית הייחוס למעקב אחר העיניים. הנראות ex vivo של הפתולוגיה הנראית in vivo תלויה באיכות השימור. בתוך 16 חודשים, 75 עיניים מהירות של תורם DtoP בכל שלבי AMD התאוששו ובויימו בשיטות MMI קליניות.
חמש עשרה שנים של ניהול ניוון מקולרי הקשור לגיל ניאו-וסקולרי (AMD) עם טיפול אנטי-VEGF בהנחיית טומוגרפיה קוהרנטית אופטית (OCT) הציעו תובנות חדשות לגבי רצף ההתקדמות והמיקרו-ארכיטקטורה של גורם שכיח זה לאובדן ראייה. הכרה מרכזית היא כי AMD היא מחלה תלת ממדית המערבת את הרשתית הנוירו-חושית, אפיתל פיגמנט הרשתית (RPE) וכורואיד. כתוצאה מהדמיית OCT של מטופלי ניסוי ועיניים עמיתות של מטופלי מרפאה מטופלים, תכונות הפתולוגיה מעבר לאלה הנראות על ידי צילום פונדוס צבע, תקן קליני במשך עשרות שנים, מוכרות כיום. אלה כוללים neovascularization intraretinal (סוג 3 מקולריזציה neovascularization1, לשעבר התפשטות אנגיומטית), משקעי drusenoid subretinal (SDDs, המכונה גם pseudodrusen רשתית)2, מסלולים מרובים של גורל RPE3,4, ותאי Müller גליוטי אינטנסיבי ניוון 5,6.
מערכות מודל חסרות מקולה (תאים ובעלי חיים) משחזרות כמה פרוסות של מחלה מורכבת זו 7,8,9. הצלחה נוספת בהקלת הנטל של AMD יכולה להגיע מגילוי וחקירה של פתולוגיה ראשונית בעיניים אנושיות, הבנת ההרכב התאי הייחודי של המקולה, ולאחר מכן תרגום למערכות מודל. דו”ח זה מתאר שיתוף פעולה בן שלושה עשורים בין מעבדת מחקר אקדמית לבין בנק עיניים. המטרות של שיטות אפיון הרקמות המתוארות כאן הן כפולות: 1) ליידע את טכנולוגיית האבחון המתפתחת על ידי הדגמת הבסיס של מראה פונדוס ומקורות אותות הדמיה במיקרוסקופיה, ו-2) לסווג דגימות AMD עבור טכניקות גילוי מולקולרי ממוקדות (אימונוהיסטוכימיה) ובלתי ממוקדות (ספקטרומטריית מסות הדמיה, IMS ושעתוק מרחבי) המשמרים את הגומה המרכזית העשירה בחרוט בלבד ואת הפארא והפריפוביה העשירה במוט. מחקרים כאלה יכולים להאיץ את התרגום ל-OCT קליני, שעבורו רצף התקדמות ומעקב אורכי אפשריים באמצעות מעקב עיניים. טכנולוגיה זו, שנועדה לנטר את השפעות הטיפול, רושמת סריקות מביקור אחד במרפאה למשנהו באמצעות כלי דם ברשתית. קישור OCT במעקב עיניים לתוצאות מעבדה שהתקבלו בטכניקות הרסניות יכול לספק רמה חדשה של ערך פרוגנוסטי לממצאים מולקולריים.
בשנת 1993 צילמה מעבדת המחקר תצלומי צבע של פונדוס לאחר המוות על פילם10. מאמץ זה קיבל השראה מהפוטומיקרוסקופיה וההיסטולוגיה המעולות של הרשתית ההיקפית האנושית על ידי Foos ועמיתיו 11,12,13 והמתאמים הקליניים הנרחבים של AMD על ידי Sarks et al.14,15. החל משנת 2009 אומצה הדמיה מולטימודאלית ex vivo (MMI) המעוגנת בתחום הספקטרלי OCT. מעבר זה קיבל השראה ממאמצים דומים של אחרים 16,17 ובמיוחד מההבנה שכל כך הרבה ממבנה העל שתואר על ידי הסארקים היה זמין בתלת מימד, לאורך זמן, במרפאה 18,19. המטרה הייתה לרכוש עיניים עם מקולה מחוברת במסגרת זמן סבירה למחקרים חזקים של פנוטיפים ברמה התאית ברשתית, RPE וכורואיד. הכוונה הייתה לעבור מסטטיסטיקה “לפי עין” ל”סוג נגע”, תקן שהושפע מהמושגים “רובד פגיע” ממחלות לב וכלי דם20,21.
הפרוטוקול בדו”ח זה משקף ניסיון עם כמעט 400 זוגות עיניים של תורמים שהצטרפו בכמה זרמים. בשנים 2011-2014 נוצר אתר פרויקט MACULA של היסטופתולוגיה של AMD, הכולל עובי שכבות וביאורים מ-142 דגימות ארכיוניות. עיניים אלה נשמרו בין השנים 1996-2012 בקיבוע גלוטראלדהיד-פרפורמלדהיד עבור היסטולוגיה של שרף אפוקסי ברזולוציה גבוהה ומיקרוסקופ אלקטרונים. כל הפונדי צולמו בצבע כאשר התקבלו וצולמו מחדש על ידי OCT ממש לפני ההיסטולוגיה. מחזיק עיניים שתוכנן במקור למחקרי עצבי ראייה22 שימש כדי להכיל ניקוב רקמה בעובי מלא בקוטר 8 מ”מ שבמרכזו הגומה המרכזית. לאתר הועלו סריקות OCT B דרך מרכז הגומה ואתר 2 מ”מ מעולה, המתאים להיסטולוגיה באותן רמות, בתוספת צילום פונדוס צבעוני. הבחירה במטוסי OCT הוכתבה על ידי הבולטות של הפתולוגיה של AMD תחת הגומה23 והבולטות של SDD באזורים עשירים במוטות העדיפים על הגומה24,25.
החל משנת 2013, עיניים שצולמו עם MMI מעוגן OCT במהלך החיים היו זמינות לקורלציות קלינאופתולוגיות ישירות. רובם (7 מתוך 10 תורמים) היו מטופלים במרפאת הפניית רשתית (מחבר: K.B.F.), שהציעה רישום הנחיות מתקדם לחולים המעוניינים לתרום את עיניהם לאחר המוות למטרות מחקר. העיניים שוחזרו ונשמרו על ידי בנק העיניים המקומי, הועברו למעבדה והוכנו באותו אופן כמו העיניים של פרויקט מקולה. כרכי OCT קליניים לפני המוות נקראו בצורה חלקה במעבדה, ובכך התאימו את המאפיינים הפתולוגיים שנראו במהלך החיים עם התכונות שנראו במיקרוסקופ26.
החל משנת 2014, איסוף עיניים פרוספקטיבי החל על ידי בדיקת AMD בעיניים תורמות ללא היסטוריה קלינית אך נשמר במהלך מגבלת זמן מוגדרת (6 שעות). למטרה זו, מחזיק העיניים שונה כדי להתאים כדור הארץ כולו. זה הפחית את הסיכוי לניתוק סביב הקצוות החתוכים של אגרוף 8 מ”מ ששימש בעבר. העיניים נשמרו בפרפורמלדהיד חוצץ 4% לאימונוהיסטוכימיה והועברו ל-1% למחרת לאחסון לטווח ארוך. בשנים 2016-2017 (טרום המגפה) החלימו 184 עיניים מ-90 תורמים. הנתונים הסטטיסטיים והתמונות בדוח זה מופקים מסדרה זו. במהלך תקופת המגפה (הסגרים של 2020 ולאחריה), אוספים פוטנציאליים לשיתופי פעולה בתמלול ו- IMS נמשכו בקצב מופחת, בעיקר בשיטות 2014.
קיימות שיטות אחרות להערכת עין התורם. מערכת הדירוג של מינסוטה (MGS) 27,28 מבוססת על המערכת הקלינית AREDS לצילום פונדוס צבע 29. המגבלות של שיטה זו כוללות שילוב של AMD אטרופי וניאו-וסקולרי לשלב אחד של “AMD מאוחר”. יתר על כן, MGS כרוך בהסרת הרשתית neurosensory לפני תיעוד צילום של choroid RPE. שלב זה מנתק SDDs בדרגות שונות30,31 ומסיר את ההתאמה המרחבית של הרשתית החיצונית ומערכת התמיכה שלה. לפיכך, המאמצים לקשר בין ביקוש מטבולי ואיתות מהרשתית לפתולוגיה בכורואיד RPE עלולים להיפגע. מערכת יוטה יישמה MMI באמצעות צילום צבע ex vivo ו-OCT כדי לסווג עיניים המיועדות לדיסקציה לאזורים עבור RNA ומיצוי חלבונים32. למרות שהוא עדיף על מיצוי משקפיים שלמים, אזור קוטר 3 מ”מ בסיכון הגבוה ביותר להתקדמות AMD33,34 מייצג רק 25% מניקוב במרכז גומה מרכזית בקוטר 6 מ”מ. לכן, טכניקות שיכולות למקם ממצאים בהתייחסות לגומה המרכזית, כגון חתך טורי לאימונוהיסטוכימיה, הן יתרון.
באמצעות גישת סינון מבוססת אוכלוסייה במהלך תקופה של 16 חודשים בעידן שלפני הקורונה, ניתן היה לרכוש 75 עיניים מתורם עם AMD. כולם שוחזרו עם DtoP קצר ובויימו באמצעות MMI מעוגן OCT. קריטריון הגיל (>80 שנים) נמצא מחוץ לטווח הגילאים האופייני לשחזור רקמות המיועדות לקרניות הניתנות להשתלה. למרות הגיל המתקדם, הק…
The authors have nothing to disclose.
אנו מודים להיידלברג הנדסה על המכשור והעיצוב של מחזיק העין המקורי, ריצ’רד פ. ספייד MD על המבוא לדימות רב-מודאלי מבוסס OCT, כריסטופר גירקין MD על הקלת הגישה להתקני הדמיה קליניים, ודייוויד פישר על איור 1. ההתאוששות של עיני התורם האנושי למחקר נתמכה על ידי מענקי המכונים הלאומיים לבריאות (NIH) R01EY06019 (C.A.C.), P30 EY003039 (Pittler), R01EY015520 (Smith), R01EY027948 (C.A.C., T.A.) R01EY030192 (Li), R01EY031209 (Stambolian) ו-U54EY032442 (Spraggins), IZKF Würzburg (N-304, T.A.), קרן EyeSight של אלבמה, הקרן הבינלאומית לחקר הרשתית (C.A.C.), יוזמת ארנולד ומייבל בקמן למחקר מקולרי (C.A.C.), ומחקר למניעת עיוורון 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 |