Wzrok jest prawdopodobnie najważniejszym zmysłem człowieka, a jego upośledzenie ma duży wpływ społeczno-ekonomiczny. W świecie uprzemysłowionym choroby zwyrodnieniowe siatkówki odpowiadają za większość utraty wzroku i ślepoty w populacji dorosłych1. Barwnikowe zwyrodnienie siatkówki (RP) jest najczęstszą dziedziczną przyczyną ślepoty u osób w wieku od 20 do 60 lat, dotykającą około 1,5 miliona osób na całym świecie2,3. Jest to niejednorodna rodzina dziedzicznych zaburzeń siatkówki charakteryzujących się postępującą utratą fotoreceptorów (PR), a następnie degeneracją nabłonka barwnikowego siatkówki, a następnie glejozą i przebudową neuronów wewnętrznych4. Przebieg choroby można wytłumaczyć stopniową utratą dwóch typów komórek PR, zwykle zaczynając od pręcików, które są odpowiedzialne za widzenie achromatyczne w słabym świetle, oraz czopków, które są niezbędne do widzenia kolorów i ostrości wzroku5. Pojedynczy defekt genu wystarczy, aby spowodować RP. Do tej pory ponad 130 mutacji w ponad 45 genach powiązano z chorobą6. Prowadzi to do różnych fenotypów choroby i jest jednym z powodów, dla których terapia genowa nie daje się uogólnić, a zatem jest skomplikowanym podejściem terapeutycznym. Dlatego istnieje pilna potrzeba opracowania nowych ogólnych podejść terapeutycznych do leczenia zwyrodnień siatkówki w chorobach powodujących ślepotę.
Zwyrodnienie siatkówki często wiąże się z utratą PR; dlatego śmierć komórek PR jest cechą charakterystyczną procesów zwyrodnieniowych w siatkówce7. Wykazano już, że śmierć komórki PR stymuluje aktywację i proliferację komórek glejowych Müllera (MC)8. MC, główny typ komórek glejowych w siatkówce kręgowców, był kiedyś uważany za nic innego jak "klej" między neuronami siatkówki. W ostatnich latach wiele badań wykazało, że MC działają jako coś więcej niż tylko wsparcie strukturalne9. Wśród różnych funkcji, MC uczestniczą również w neurogenezie i naprawie10. Rzeczywiście, w odpowiedzi na czynniki dyfuzyjne z degenerującej się siatkówki, MC znacznie zwiększają ekspresję kwaśnego białka fibrylarnego gleju (GFAP). W związku z tym znakowanie GFAP może być stosowane jako marker aktywacji MC jako wtórnej odpowiedzi na uszkodzenie siatkówki i zwyrodnienie11.
Ostatnio opracowaliśmy nowatorską adaptację ogniskowego urazu, używając lasera do wywołania zwyrodnienia siatkówki u danio pręgowanego (Danio rerio). Uraz ogniskowy jest korzystny dla badania pewnych procesów biologicznych, takich jak migracja komórek do uszkodzonego miejsca i dokładny czas zdarzeń, które mają miejsce podczas regeneracji siatkówki12. Co więcej, danio pręgowany stał się ważny w badaniach wizualnych ze względu na podobieństwa między jego układem wzrokowym a innymi kręgowcami. Ogólne cechy morfologiczne i histologiczne siatkówki ludzkiej i teleostowej wykazują niewiele różnic. W związku z tym siatkówki ludzi i danio pręgowanego zawierają te same główne klasy komórek zorganizowane w ten sam warstwowy wzór, w którym fotoreceptory wyczuwające światło zajmują najbardziej zewnętrzną warstwę, podczas gdy neurony projekcyjne siatkówki, komórki zwojowe, znajdują się w najbardziej wewnętrznej warstwie neuronalnej, bliżej soczewki. Interneurony siatkówki, komórki amakrynowe, dwubiegunowe i poziome, lokalizują się pomiędzy warstwami fotoreceptorów i komórek zwojowych13. Co więcej, siatkówka danio pręgowanego jest zdominowana przez czopki, a więc bliższa siatkówce człowieka niż np. intensywnie badana siatkówka gryzoni. Fascynującą różnicą między teleostem a ssakami jest trwała neurogeneza siatkówki ryb i regeneracja siatkówki po uszkodzeniu. U danio pręgowanego MC mogą deróżnicować i pośredniczyć w regeneracji uszkodzonej siatkówki14,15. U kurczaków MC mają również pewną zdolność do ponownego wejścia w cykl komórkowy i odróżnicowania. Po uszkodzeniu siatkówki u dorosłych ryb, MC przyjmują pewne cechy komórek progenitorowych i macierzystych, migrują do uszkodzonej tkanki siatkówki i wytwarzają nowe neurony16. Profilowanie ekspresji genów MC ssaków ujawniło nieoczekiwane podobieństwa do progenitorów siatkówki, a dowody na wewnętrzny potencjał neurogenny MC w siatkówce kurczaka, gryzonia, a nawet człowieka rosną17. Niemniej jednak nie wiadomo jeszcze, dlaczego reakcja regeneracyjna u ptaków i ssaków jest niższa w porównaniu z silną reakcją u ryb. Dlatego zrozumienie endogennych mechanizmów naprawczych u danio pręgowanego może sugerować strategie stymulowania regeneracji siatkówki u ssaków i ludzi. Wykorzystanie endogennego mechanizmu naprawczego MC jako narzędzia terapeutycznego w leczeniu pacjentów ze zwyrodnieniem siatkówki miałoby wyjątkowy wpływ na nasze społeczeństwo.
Tutaj przedstawiamy kroki niezbędne do zastosowania modelu degeneracji/regeneracji w badaniach okulistycznych. Skupiliśmy się najpierw na wywołaniu ogniskowego uszkodzenia w siatkówce neurosensorycznej, następnie na obrazowaniu zdarzeń rozwijających się w miejscu urazu, a na końcu na wizualizacji zajęcia sąsiednich MC. Ogólny protokół jest stosunkowo łatwy do wykonania i otwiera szeroką gamę możliwości późniejszej oceny siatkówki.