Ex Vivo OCT-basierte multimodale Bildgebung menschlicher Spenderaugen zur Erforschung der altersbedingten Makuladegeneration
26. Mai 2023
Labortests können den prognostischen Wert der auf der longitudinalen optischen Kohärenztomographie (OCT) basierenden multimodalen Bildgebung der altersbedingten Makuladegeneration (AMD) nutzen. Menschliche Spenderaugen mit und ohne AMD werden vor der Gewebeschnittierung mittels OCT, Farbe, Nahinfrarot-Reflexions-Scanning-Laser-Ophthalmoskopie und Autofluoreszenz bei zwei Anregungswellenlängen abgebildet.
Dieses Protokoll ermöglicht neue Therapien und Präventionen für die altersbedingte Makuladegeneration (AMD). Dies ist die größte Krankheit mit einer zentralen Neurodegeneration, und dennoch glauben wir, dass sie aufgrund der präzisen Struktur des Auges und der Verfügbarkeit einer klinischen Bildgebung der Netzhaut auf zellulärer Ebene am zugänglichsten ist. Die neovaskulären Komplikationen der Grunderkrankung AMD werden seit 15 Jahren bei 15% der Patienten erfolgreich behandelt.
Kürzlich hat die FDA das erste Medikament für das Endstadium der Grunderkrankung zugelassen. Die Einzelzell-RNA-Sequenzierung hat das molekulare Repertoire der mehr als 100 Zelltypen in der Netzhaut und den unterstützenden Aderhautgefäßen aufgedeckt. Die optische Kohärenztomographie (OCT) hat es uns ermöglicht, einen detaillierten Progressionsablauf auf zellulärer Ebene in der Klinik zu sehen.
Bestehende Zell- und Tiermodellsysteme für die AMD-Forschung sind nicht prädiktiv für die menschliche Pathologie und das Progressionsrisiko. Dies erschwert die Entwicklung neuer Therapien und Präventionsmaßnahmen. Unser Labor lieferte viele wichtige Erkenntnisse über AMD, einschließlich des frühen Verlusts breiter Fotorezeptoren, die für die Nachtsicht erforderlich sind.
Es wurde auch beobachtet, dass besser erhaltene Makula mit anhaftender neurosensorischer Netzhaut direkt für die klinische OCT-Bildgebung relevant sind. Viele Teile der AMD-Pathologie wurden mit der klinischen OCT sichtbar, die Querschnittsansichten der Netzhaut und der Aderhaut zeigt. Die OCT-Ergebnisse menschlicher Spenderaugen können direkt mit Befunden in der klinischen Bildgebung verglichen werden.
Wenn Labore klinische Bildgebungsstandards nachahmen könnten, indem sie OCT verwenden, um Augen vor Assays und Laborbefunden wie Genexpression oder Proteomik zu charakterisieren und die Längsschnittzeitachse der klinischen Bildgebung zu nutzen, um sich auf die aussagekräftigsten Risikoindikatoren zu konzentrieren.
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Übersicht
Diese Studie konzentriert sich auf die Anwendung der optischen Kohärenztomographie (OCT) zur Abbildung der altersbedingten Makuladegeneration (AMD) in menschlichen Spenderaugen. Mithilfe verschiedener Bildgebungsverfahren, einschließlich Farbbildgebung und Nahinfrarotreflexion, zielt die Studie darauf ab, die mit der AMD assoziierten pathologischen Veränderungen aufzudecken, die die Gesundheit der Netzhaut und das Sehvermögen beeinträchtigen.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Augenheilkunde
- Pathologie
Hintergrund
- AMD ist eine der Hauptursachen für zentrale Neurodegeneration.
- Klinische Bildgebungsverfahren bieten detaillierte Einblicke in retinale Veränderungen.
- Aktuelle Tier- und Zellmodelle sind häufig nicht vorhersagend für den menschlichen AMD-Verlauf.
- Zu den jüngsten Fortschritten zählt die Zulassung neuer Wirkstoffe zur Behandlung des fortgeschrittenen AMD.
Zweck der Studie
- Validierung der optischen Kohärenztomographie (OCT) als Werkzeug zur besseren Erfassung der Pathologie der altersbedingten Makuladegeneration (AMD).
- Identifizierung zentraler Risikoparameter für das Fortschreiten der AMD mittels longitudinaler Bildgebung.
- Verbesserung von Labormethoden durch Nachbildung klinischer Bildgebungsstandards.
Verwendete Methoden
- OCT, Farbbildgebung, nahinfrarote Reflexion und Autofluoreszenz wurden für die Netzhautbildgebung verwendet.
- Menschliche Spenderaugen wurden als biologisches Modell verwendet.
- Bilder wurden aufgenommen und mit OCT-Befunden verglichen, um die AMD zu charakterisieren.
- Detaillierte Protokolle zur Probenvorbereitung und Bildgebungsverfahren wurden befolgt.
Hauptergebnisse
- Klinisches OCT visualisierte den Fortschritt der AMD-Pathologie effektiv.
- Zu den Befunden gehörte der frühe Verlust von Photorezeptoren, die für das Sehen entscheidend sind.
- Die Ergebnisse zeigten starke Korrelationen zwischen OCT-Befunden und tatsächlichen Netzhautveränderungen.
- Besser erhaltene Makulae standen in Zusammenhang mit bestimmten OCT-Bildgebungsergebnissen.
Schlussfolgerungen
- Die Studie zeigt den Nutzen der OCT für die Forschung zur AMD auf.
- Durch die Nutzung klinischer Bilddaten hat dieser Ansatz das Potenzial, die Behandlungsergebnisse zu verbessern.
- Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung präziser Bildgebung für das Verständnis von Netzhauterkrankungen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die ex vivo OCT-basierte multimodale Bildgebung menschlicher Spenderaugen ermöglicht eine direkte Zuordnung von Laborbefunden zu klinischen Bildgebungsstandards in der Forschung zur altersbedingten Makuladegeneration (AMD). Dieser Ansatz schließt die Lücke zwischen präklinischen Modellen und der menschlichen Pathologie und stärkt die Vorhersagegenauigkeit bei der Zielvalidierung und Risikostratifizierung. Die Integration bildgebender Verfahren in klinischer Qualität in Entdeckungsarbeitsabläufe verbessert die Portfolioentscheidungen für neurodegenerative Augenerkrankungen.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die direkte Untersuchung der humanen Netzhautpathologie zur Aufklärung von Krankheitsmechanismen bei der AMD.
- Unterstützt die funktionelle Zielstruktur-Validierung, indem molekulare Befunde mit klinischen Bildgebungsphänotypen korreliert werden.
- Erhöht die Vorhersagesicherheit, indem mittels ex vivo-Bildgebung die Marker des Krankheitsverlaufs präzisiert werden.
Screening und Assay-Entwicklung
- Erleichtert die Herstellung validierter humaner Gewebesysteme für nachgeschaltete molekulare und bildgebende Assays.
- Standardisiert die Bildgebungsresultate an klinischen Referenzwerten, wodurch die Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit von Assays verbessert wird.
- Ermöglicht die quantitative Beurteilung retinaler Merkmale wie Drusen, Atrophie und subretinaler Ablagerungen.
Translationale und präklinische Forschung
- Ermöglicht die Abstimmung von laborbasierten Bildgebungsverfahren mit klinischen Endpunkten und unterstützt so die translationale Biomarker-Entwicklung bei der altersbedingten Makuladegeneration (AMD).
- Gewährleistet Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung durch die Registrierung von ex vivo- und in vivo-Bildgebungsvolumina.
- Reduziert Risiken bei Entscheidungen über die Weiterentwicklung, indem krankheitsrelevante Merkmale im menschlichen Gewebe bestätigt werden.
Pipeline- und Workflow-Integration
Dieses Bildgebungsprotokoll positioniert die Analyse von ex vivo menschlichen Augen als Bindeglied von der frühen Entdeckung zur translationsmedizinischen Forschung bei der AMD und ermöglicht einen direkten Vergleich von Labor- und klinischen Bildgebungsdaten.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung und die Aufklärung von Signalwegen durch die Visualisierung menschlicher Netzhautpathologien auf zellulärer Ebene.
- Screening: Liefert standardisierte, quantitative Bildgebungsdaten für die Bereitschaft und Reproduzierbarkeit von Assays.
- Analysen: Bietet inhaltsreiche Messungen retinaler Merkmale für robuste statistische Vergleiche über verschiedene Krankheitsstadien hinweg.
- Translationale Forschung: Ermöglicht die Abstimmung und Kontinuität von Biomarkern zwischen labor- und klinikbasierten Bildgebungsdatensätzen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft einen wiederverwendbaren Bildgebungsworkflow, der auf verschiedene Modelle okularer Erkrankungen anwendbar ist.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unklarheiten in der AMD-Forschung.
- Operativer Wert: Standardisiert Bildgebungsprotokolle und verbessert die Reproduzierbarkeit zwischen Forschungsteams.
- Strategischer Wert: Unterstützt Go/No-Go-Entscheidungen und verbessert die Kapitalnutzung, indem der Fokus auf klinisch relevanten Endpunkten liegt.
- Portfolio-Implikation: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung von Zielstrukturen und Modellen für die Weiterentwicklung.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in der ophthalmologischen Bildgebung und im Umgang mit Gewebe für eine optimale Konservierung und Analyse.
- Setzt Zugang zu fortschrittlichen OCT- und multimodalen Bildgebungssystemen mit Analyse-Software voraus.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise bei Bildgebungsprotokollen und Datenerfassungsmethoden über mehrere Forschungsteams hinweg.
- Die Anpassung an verschiedene Modelle okularer Erkrankungen kann Modifikationen der Protokolle je nach Gewebetyp und Pathologie erfordern.
- Die Qualität der Gewebekonservierung und die Vermeidung von Artefakten sind entscheidend für eine zuverlässige Darstellung der Pathologie.
