눈에는 각막, 눈 수정체 및 유리체를 포함하여 혈관이 없는 투명한 매체가 포함되어 있습니다. 빛은 망막 뒤쪽의 광수용체에 도달하기 전에 이러한 매체를 통과해야 합니다. 구체적으로, 각막, 눈 수정체 및 유리체는 빛의 흡수와 이미지의 왜곡을 피하기 위해 혈관이 부족합니다1. 망막 혈관은 세 개의 층으로 구성됩니다: 시신경 유두에서 신경 섬유층 내의 주변까지 확장되는 표재층; 내부 망상층 내에 위치한 중간층; 및 외부 망상층을 통해 분포되는 심층. 이 혈관 네트워크는 내부 망막에 혈액을 공급하는 반면, 광수용체는 맥락막 혈관의 확산에 의해 공급됩니다. 내부 및 외부 망막의 영양은 내부 및 외부 혈액-망막 장벽(BRB)에 의해 엄격하게 제어됩니다. 망막 내피 세포, 주위 세포 및 신경교 세포가 내부 BRB를 구성합니다. 반면, 망막 색소 상피(RPE) 세포, 맥락막 내피 세포 및 브루흐막은 외부 BRB를 형성합니다. 망막 혈관의 병리학적 변화는 당뇨병성 망막병증, 연령 관련 황반변성, 미숙아 망막병증과 같은 여러 망막 질환의 특징입니다. 이러한 병리학적 변화에는 혈관 염증, BRB 파괴, 모세혈관 변성, 망막 혈류의 변화 및 병리학적 망막 혈관신생(RNV)이 포함되지만 이에 국한되지는 않습니다2,3,4. 따라서 이러한 변화를 실험 동물을 이용한 생체 내에서, 그리고 인간 질병의 생물학적, 생화학적 환경과 유사한 조건에서 다양한 망막 세포를 배양하여 시험관 내에서 연구하는 효과적인 방법을 개발하는 것이 중요합니다. 연구자들은 망막 혈관 질환의 근본적인 분자 및 세포 메커니즘을 해부하기 위해 여러 실험적 접근 방식을 사용할 수 있습니다. 이 방법 수집의 목표는 다양한 망막 질환에서 정상적인 혈관 발달 및 혈관 이상을 연구하는 방법 측면에서 시력 과학자 및 안과 의사의 전문 지식을 다른 연구자와 공유하는 것입니다.
Damsgaard et al. 연구자가 조영제를 사용하지 않고 안구 맥관 구조를 3차원으로 이미지화할 수 있는 유동 강화 초음파 방법을 제시합니다5. 이 방법은 색소 망막 뒤의 눈을 이미징하는 안정성으로 인해 다른 방법의 한계를 극복합니다. 이 방법은 금붕어에서 입증되었지만 유핵 적혈구를 가진 다른 모든 실험 종에 적용할 수 있습니다. 이 방법은 정상 및 병리학적 조건에서 안구 혈관을 시각화하는 데 유용하며 안구 혈류를 연구하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 이 방법은 포유류의 유핵 적혈구가 부족하기 때문에 제한됩니다. 따라서 유핵 적혈구를 가진 종과 비교할 때 유동 강화 초음파는 포유류에서만 혈류 대비를 생성합니다. 또한 이 방법은 호흡 운동과 같은 모션 노이즈에 민감하여 흐릿한 이미지와 아티팩트를 생성할 수 있습니다. 이 모션 노이즈는 전향적 또는 후향적 게이팅으로 조정할 수 있습니다. 2D 및 3D 획득 모두에서 부적절한 마취 또는 불안정한 변환기 설정으로 인해 동물이 움직일 때 발생하는 모션 아티팩트를 제한하는 것이 중요합니다. 이 기술의 개발은 유핵 적혈구를 소유한 대다수의 척추동물에서 눈의 심부 혈관 네트워크에 대한 비침습적 생 체 내 검사를 위한 길을 열었습니다.
Macouzet-Romero et al. 광간섭단층촬영(OCT)-혈관조영술을 사용하여 황반 관류 밀도에 대한 망막 혈관의 상대적 기여도를 평가합니다6. 이 방법은 확장된 혈관에서 순환하는 영역의 비율을 특성화합니다. 주목할 점은 혈관 확장이 병리학적 상태에 대한 반응일 수 있다는 것입니다. 이 접근법은 당뇨병성 망막병증(DR), 중심정맥 폐색 또는 연령 관련 황반변성(AMD)과 같은 망막 혈관 질환에서 혈관 확장을 간접적으로 설명하고 낮은 산소화를 간접적으로 식별할 수 있습니다. 이 방법을 사용하여 Macouzet-Romero et al.6 의 주요 발견은 망막 모세혈관보다 큰 혈관이 망막 순환에 기여하는 것이 건강한 피험자에서 18.2%라는 것입니다. 따라서 이 비율은 망막 혈관 질환으로 인한 관류 밀도의 초기 변화를 식별하기 위한 참고 자료로 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 동맥성 고혈압 환자의 경우 2.6%, 당뇨병 환자의 경우 16.4%로 이 방법이 혈관 이상과 관련된 망막 질환의 진행을 평가하는 데 잠재적으로 사용될 수 있음을 시사합니다.
Subirada et al. 산소 유발 망막병증(OIR) 및 실험적 당뇨병과 같은 허혈성 망막병증의 실험 모델에서 혈관 변화의 다양한 매개변수(모세혈관 변성[무혈 영역], 병리학적 망막 혈관신생[신생혈관 영역], 망막 세동맥의 확장 및 비틀림)를 평가합니다7. 주목할 점은 OIR이 미숙아 망막병증과 증식성 당뇨병성 망막병증의 일부 측면을 재현한다는 것입니다. 실험 모델에서 망막 혈관신생(RNV) 또는 모세혈관 변성의 정도를 정량화하는 능력은 기본 분자 및 세포 메커니즘을 연구하고 약리학적 또는 분자 개입의 가능한 치료 효과를 테스트하는 데 중요합니다. 요약하면, 이 기사에서는 임상 실습에서 고려되는 가장 관련성이 높은 혈관 매개변수 중 일부를 정량화하기 위한 고전적이고 잘 확립되고 재현 가능한 기술을 제시합니다.
Vaglienti et al. 뮐러 신경교세포의 활성 산소종(ROS) 수준을 측정하는 방법을 제시합니다8. 허혈성 망막병증의 망막 미세혈관 기능 장애에서 산화 스트레스의 역할이 확립되었으며 연구자들이 활성산소종(ROS)이 생체 내 및 시험관 내 BRB 및 RNV의 분해에 기여하는 정도를 조사하도록 장려했습니다 9,10,11,12 . Vaglienti et al. 2',7'-디클로로플루오레세인 디아세테이트(DCFD)를 사용하여 활성 산소종(ROS)의 세포 내 생성 수준을 평가합니다. 이 방법은 DCFD를 세포로 확산시킨 다음 ROS에 의해 DCFD를 2', 7'-디클로로플루오레세인(DCF)으로 산화시키는 것을 기반으로 합니다. DCF는 형광성이 높으며 유세포 분석 또는 공초점 현미경으로 검출할 수 있습니다. 이 방법은 망막 세포와 조직 모두에서 ROS 생성 수준을 이미지화하고 측정할 수 있습니다.
Tomaszewski et al. 마우스 망막 색소 상피(RPE) 세포의 분리 및 성장을 보여줍니다13. RPE 세포는 외부 BRB에 기여하며 광수용체 지혈 및 무결성에 필수적인 역할을 합니다. RPE 세포 기능 장애는 AMD 및 DR을 포함하되 이에 국한되지 않는 다양한 망막 질환의 특징입니다. 따라서 건강 및 질병에서 RPE 세포 기능에 대한 시험관 내 연구는 여러 혈관 망막 질환의 분자 및 세포 메커니즘을 이해하는 데 중요합니다. 이를 위해 일차 RPE 세포 분리는 다양한 안과 질환의 기본 메커니즘과 발병기전을 연구하고 해당 질병에 대한 새로운 치료 응용을 제안하는 데 중요한 도구가 될 수 있습니다. 이 기술을 통해 RPE 세포 구조 및 기능의 변화와 AMD 및 DR의 외부 BRB에 미치는 영향을 연구할 수 있습니다. 또한, 이 기술은 야생형 C57BL6 마우스 및 다양한 유전자 변형 마우스에서 분리된 RPE 세포의 변화를 연구하고 AMD14의 치료 표적으로 다양한 약리학적 화합물을 테스트하는 데 적용될 수 있습니다.
Elmasry et al. 망막 외식편을 장기간 배양하여 신경혈관 망막 질환을 연구하는 데 사용할 수 있는 생체 외 실험 모델을 제시합니다15. 이 생체 외 시스템에서 망막 외식편은 배양에서 최대 2주 동안 온전한 혈관 및 신경교 네트워크와 망막 뉴런을 나타냅니다. 기관형 망막 외식편은 DR 및 퇴행성 망막 질환과 같은 망막 질환을 연구하기 위한 신뢰할 수 있는 도구로 등장했습니다16,17. 다른 기존 기술과 비교하여 망막 외식편을 사용하면 동일한 생화학적 매개변수 하에서 다양한 망막 세포(예: 혈관, 신경교 및 신경 세포) 간의 누화를 검사할 수 있는 고유한 기능을 추가하여 시험관 내 망막 세포 배양과 생체 내 동물 모델을 모두 지원합니다. 외식편 배양은 동일한 환경에서 다양한 망막 세포를 함께 유지하고 세포 간 물리적 및 분자 상호 작용을 유지합니다. 또한, 연구에 따르면 망막 외식편은 배양된 망막 세포의 형태학적 구조와 기능을 보존할 수 있습니다. 요약하면, 망막 외식편은 당뇨병성 망막병증(DR) 또는 미숙아 망막병증(ROP)에서 관찰되는 것과 유사하게 고혈당증 및 저산소증과 같은 생화학적 변화에 반응하여 다양한 망막 세포 간의 누화를 조사하는 데 적합한 플랫폼을 제공할 수 있습니다. 이 접근 방식은 또한 제한된 생화학적 환경에서 치료 개입을 테스트할 수 있습니다. 망막 외식편 배양은 수많은 약리학적 조작을 허용하고 망막 질환의 여러 분자 메커니즘을 밝힐 수 있는 제어 가능한 기술과 매우 유연한 실험 모델을 나타냅니다.