המהנדסים הביו-רפואיים של דיוק מקווים שמכשיר חדש יוכל לזהות סמן ביולוגי של אלצהיימר
תאריך פרסום:
DURHAM – מהנדסים ביו-רפואיים באוניברסיטת דיוק המציאו מכשיר הדמיה חדש המסוגל למדוד הן את העובי והן את המרקם של השכבות השונות של הרשתית בחלק האחורי של העין. ההתקדמות יכולה לשמש לאיתור סמן ביולוגי של מחלת אלצהיימר, ועשוי להציע מערכת התרעה מוקדמת נרחבת למחלה.
התוצאות מופיעות באינטרנט בכתב העת Scientific Reports.
"מחקרים קודמים ראו הידלדלות הרשתית בחולי אלצהיימר, אך על ידי הוספת טכניקת פיזור אור למדידה, גילינו ששכבת סיבי העצב הרשתית גם מחוספסת ומשובשת יותר", אמר אדם וקס, פרופסור ל-. הנדסה ביו-רפואית ב-Duke. "התקווה שלנו היא שנוכל להשתמש בתובנה הזו כדי ליצור מכשיר סינון קל וזול שלא יהיה זמין רק במשרד הרופא שלך, אלא גם במקומות כמו בית המרקחת המקומי שלך."
אבחנות של מחלת אלצהיימר נעשות כיום רק לאחר שחולה מתחיל להראות תסמינים של ירידה קוגניטיבית. גם אז, הדרך היחידה לקבוע באופן סופי שמחלת האלצהיימר הייתה הסיבה היא באמצעות סריקות MRI ו-PET יקרות או באמצעות נתיחה. אבל אם ניתן לעצור את התקדמות המחלה באמצעות התערבויות מוקדמות כמו תרופות ופעילות גופנית נפשית, לחולים יכולה להיות איכות חיים משופרת מאוד. זו הסיבה שהחוקרים מחפשים סמנים ביולוגיים שיכולים לשמש כסימני אזהרה מוקדמים למחלה.
סמן ביולוגי פוטנציאלי אחד כזה מגיע מהרשתית, שהיא ממש הרחבה של המוח וחלק ממערכת העצבים המרכזית. מחקרים קודמים הראו כי אלצהיימר עלולה לגרום לשינויים מבניים ברשתית, בעיקר הידלדלות של שכבות הרשתית הפנימיות.
"הרשתית יכולה לספק גישה נוחה למוח, והדילול שלה יכול להעיד על ירידה בכמות הרקמה העצבית, מה שיכול לומר שקיימת מחלת אלצהיימר", אמר ווקס.
מחלות אחרות כמו גלאוקומה ומחלת פרקינסון, לעומת זאת, יכולות גם הן לגרום להידלדלות של הרשתית. תוצאות בדיקה לא עקביות עשויות לבוא גם מהבדלים בין המכונות המשמשות לרוב עבור סוגי מדידות אלה, התקני טומוגרפיה קוהרנטית אופטית (OCT) והאופן שבו חוקרים משתמשים בהם.
במאמר החדש, וקס ותלמידו Ge Song מראים כי השכבה העליונה ביותר של נוירונים ברשתית של מודל עכבר של מחלת אלצהיימר מציגה שינוי במרקם המבני שלהם. בשילוב עם נתונים על השינויים בעובי של שכבה זו, המדידה החדשה עשויה להתגלות כסמן ביולוגי נגיש יותר של אלצהיימר.
"הגישה החדשה שלנו יכולה למדוד את החספוס או המרקם של שכבת סיבי העצבים של הרשתית הפנימית", אמר סונג. "זה יכול לספק דרך מהירה וישירה למדוד שינויים מבניים הנגרמים על ידי אלצהיימר, שיש לו פוטנציאל גדול כסמן ביולוגי של המחלה."
OCT הוא האנלוג האופטי של אולטרסאונד. זה עובד על ידי שליחת גלי אור לתוך רקמות ומדידת כמה זמן לוקח להם לחזור. למרות שזוהי טכניקת הדמיה שימושית ביותר הנפוצה לביצוע מגוון רחב של אבחנות, יש לה מגבלות.
כדי לאסוף נתונים נוספים, Wax and Song הוסיפו מדידה שנקראת אינטרפרומטריה עם קוהרנטיות נמוכה (a/LCI) שמשתמשת בזוויות האור המפוזר כדי לאסוף מידע נוסף על מבנה הרקמה. על ידי שילוב שתי המדידות, החוקרים יכולים לחלץ גם מידע על עובי וגם מידע מבני על כל שכבה של הרשתית.
"מדידות ה-a/LCI משלימות את מדידות העובי כדי לשפר את התועלת הפוטנציאלית של סמנים ביולוגיים כמותיים יותר לאלצהיימר", אמר סונג. "אי אפשר לקבל מידע מרקם ומבני על הרשתית עם OCT בלבד. אתה צריך את שני אופני ההדמיה. זה החידוש המרכזי".
החוקרים פועלים כעת לשילוב יכולת נוספת זו במערכת OCT בעלות נמוכה ש-Wax מפתחת באמצעות חברת ספין-אוף בשם Lumedica. בעוד שמכונות OCT מסורתיות שוקלות יותר מ-60 פאונד, תופסות שולחן שלם ועולות בכל מקום בין $50,000 ל-$120,000, העיצוב של Wax שוקל ארבעה פאונד, הוא בערך בגודל של קופסת אוכל, ולפי ווקס מצפה, יימכר עבור פחות מ-$15,000.
המפתח לעיצוב של Wax הוא חלק מודפס בתלת מימד שמשתמש בסימטריה כדי לפצות על חוסר עקביות מכאני שיכול להתעורר במכשירי OCT מסורתיים בגלל דברים קטנים כמו שינוי עדין בטמפרטורה. Song גם עבד על פריזמה סיבובית מודפסת בתלת מימד, המאפשרת ל-a/LCI לסרוק את כל הרשתית.
"אנחנו נרגשים מכיוון שהמחקר הזה מראה דרך חדשה להשתמש בטכנולוגיות OCT בעלות נמוכה, מלבד בדיקה פשוטה של מחלות רשתית מסורתיות", אמר ווקס. "אם נוכל להשתמש במכשירים האלה כחלון לסימנים מוקדמים של מחלות ניווניות, אולי נוכל לעזור לאנשים להיכנס לתוכנית טיפול בהתערבות מוקדמת לפני שיהיה מאוחר מדי."
מחקר זה נתמך על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (R21AG056245, P30EY005722).
ציטוט: "הדמיה קוהרנטית רב-תיכונית של סמנים ביולוגיים ברשתית של מחלת אלצהיימר במודל של עכבר," Ge Song, Zachary A. Steelman, Stella Finkelstein, Ziyun Yang, Ludovic Martin, Kengyeh K. Chu, Sina Farsiu, Vadim Y. Arshavsky, Adam Wax . דוחות מדעיים, 13 במאי 2020. DOI: 10.1038/s41598-020-64827-2.
מקור המאמר המקורי: WRAL TechWire