Cercetători din cadrul Division of Experimental Retinal Therapies (ExpeRTs) de la University of Pennsylvania School of Veterinary Medicine (Penn Vet) au dezvoltat o metodă care permite vizualizarea mult mai detaliată a structurilor foarte mici din retină, implicate în procesul vederii.

Celulele fotoreceptoare din retină sunt responsabile pentru captarea luminii și inițierea vederii. Comunicarea lor cu alte celule are loc în structuri extrem de mici, care au fost dificil de observat cu metodele obișnuite. Aceste structuri includ sinapsele tip „ribbon”, locuri specializate unde celulele care percep lumina transmit informația vizuală mai departe în retină.

Studiul, publicat în revista Investigative Ophthalmology & Visual Science, prezintă utilizarea unei metode de imagistică numită ultrastructure expansion microscopy (U-ExM). Această tehnică presupune extinderea fizică a țesutului retinian conservat și marcarea proteinelor, ceea ce permite observarea structurilor la scară nanometrică, inclusiv în probe arhivate, fixate chimic și păstrate pentru perioade îndelungate.

Sinapsele de tip ribbon sunt importante pentru vedere deoarece permit eliberarea continuă de neurotransmițători și transmiterea semnalelor vizuale în condiții de lumină variabilă. Aceste structuri sunt complexe, cu elemente celulare foarte dens organizate, ceea ce le face dificil de analizat prin microscopie convențională. Microscopía electronică a oferit imagini structurale utile, dar implică un proces laborios și este mai puțin potrivită pentru analiza moleculară extinsă.

Echipa de cercetare a analizat țesut retinian de la câini, utilizați ca model în cercetarea vederii, testând 44 de anticorpi care țintesc 29 de proteine asociate sinapselor de tip ribbon. În țesutul fixat și colorat prin metode standard, mulți anticorpi nu au funcționat eficient, o problemă frecventă atunci când fixarea maschează structurile proteice necesare recunoașterii. Prin utilizarea U-ExM, compatibilitatea a crescut la aproximativ 80%, permițând vizualizarea fiabilă a 35 dintre cei 44 de anticorpi testați.

„Sinapsa primară a retinei este extrem de mică și organizată dens, ceea ce o face dificil de studiat cu instrumente convenționale”, a declarat Kei Takahashi în calitate de cercetător postdoctoral în cadrul laboratorului Beltran și autor principal al studiului. Acesta a explicat că, prin combinarea expansiunii țesutului cu marcarea moleculară, au putut fi observate detalii structurale greu accesibile în probele arhivate.

Metoda a permis și compararea acestor structuri la diferite tipuri de fotoreceptori și în diferite etape ale maturizării retinei, oferind o perspectivă asupra organizării circuitelor sinaptice în stare normală și asupra modului în care acestea se pot modifica în cazul bolilor.

Potrivit cercetătorilor, utilizarea U-ExM pe țesut arhivat fixat cu formaldehidă și congelat poate fi utilă în cercetarea translațională. Multe probe relevante din punct de vedere clinic, inclusiv țesut uman donat și mostre din modele animale de mari dimensiuni, sunt păstrate în acest mod, dar au fost dificil de analizat detaliat prin metode fluorescente.

„Această metodă oferă un cadru practic pentru a studia modul în care sinapsele fotoreceptorilor se formează, cum se modifică în boală și cum se pot recupera după tratament”, a declarat William Beltran în calitate de profesor Corinne R. și Henry Bower de oftalmologie și autor senior al studiului. Acesta a adăugat că aceste informații sunt relevante atât pentru cercetarea fundamentală, cât și pentru eforturile de a păstra sau restabili vederea.

Cercetarea a fost realizată de Kei Takahashi, Natalia Dolgova, Raghavi Sudharsan și William Beltran, în cadrul Penn Vet. Studiul a fost susținut de National Institutes of Health și International Retinal Research Foundation.

Sursa: vet.upenn.edu