Искусственная сетчатка для пересадки незрячим
Глаза являются важным и значимым органом в жизни каждого человека. С их помощью получается спокойно жить в окружающем мире, осуществлять различные действия. Но под воздействием внешних раздражителей, качество зрения ухудшается. К сожалению, не все недуги, связанные с глазами, возможно излечить с помощью медикаментов. В запущенных случаях обойтись без операции невозможно.
Хирургическое вмешательство способно спасти положение, решить появившиеся проблемы и восстановить зрение. А позднее обращение к специалисту, может спровоцировать полную слепоту.
Замена сетчатки глаза в России с 2017 года не является новостью. В процессе процедуры, осуществляется пересадка сетчатки, что значительно повышает качество зрения. Данная операция обладает рядом особенностей, о которых необходимо знать каждому, кто на нее решился.
Первая пересадка сетчатки глаза
Первая трансплантация сетчатки была проведена японскими исследователями. Им удалось вырастить из стволовых клеток функционирующие клетки сетчатки и имплантировать их слепым мышам, после чего зрение было частично восстановлено.
Ученые центра Riken в японском городе Кобе исследовали эмбриональные стволовые клетки мышей, чтобы сформировать так называемые глазные чашки, примитивную структуру глаза. Внутри глазного стакана образуется сетчатка, на которой находятся фоторецепторы, позволяющие видеть. Снаружи образуется так называемый ретинальный пигментный эпителий (RPE), который позже в глазу образует границу с сосудистой оболочкой. У человеческого эмбриона глазные кружки видны примерно на шестой неделе.
Показания
Хирургическое вмешательство необходимо только в определенных случаях. Перед тем, как приступать к нему, пациент должен пройти полное обследование. Это необходимо для того, чтобы поставить точный диагноз и оценить степень повреждения сетчатки. Операция по пересадке сетчатки глаза необходима в следующих ситуациях:
- Когда на сетчатке наблюдаются отчетливые рубцы, после травмы или сильного удара.
- Если начался процесс деформации.
- При наличии воспаления.
- Если наблюдается дистрофия.
- Если пациент получил химический ожог, в результате чего глаз был поврежден.
- При наличии различных грибков и паразитов, оказывающих негативное воздействие на глаза.
Травма глаза
В запущенных случаях, когда в глазах уже начались необратимые изменения, исправить положение возможно с помощью трансплантации сетчатки глаза. Подобная операция активно практикуется отечественными специалистами. Эта операция осуществляется в следующих случаях:
- Когда происходит серьезное повреждение, вплоть до отмирания отдельных клеток. Подобное наблюдается при дистрофии желтого тела.
- Когда в сетчатке нарушается кровообращение, что происходит в результате макулодистрофии.
- Когда на глазах образуется опухоль.
- Когда начинается процесс отслаивания сетчатки.
Трансплантация способна помочь даже в запущенных ситуациях и является единственным шансом человека сохранить зрение. Важно обращаться к врачу с появлением первых признаков болезни. Опытные специалисты способны сохранить зрение даже в тяжелых ситуациях. Но перед началом такой тяжелой и сложной операции, необходимо пройти ряд важных обследований. К ним относятся следующие:
- Проконсультироваться у офтальмолога.
- Сдать кровь на анализ.
- Пройти процедуру биомикроскопии.
- Пройти процедуру компьютерной кератографии.
- Пройти обследование глазного дна.
Отзывы на операцию по пересадке искусственной сетчатки для незрячих в целом положительные. В большинстве случаев удалось частично или полностью восстановить зрение. Отечественные врачи начинают активно практиковать данную операцию.
Тонкости операции
Операция по замене сетчатки глаза производится различными способами. Обычно она производится с помощью специализированного протеза.
Первый вариант считается настоящим прорывом в медицине, ведь с его помощью удалось многого достичь. После того как в практике начали активно использовать протезы, большее количество пациентов получили возможность вернуть зрение и излечиться. Если в прошлом необходимо было ждать в очереди, пока не появится донор, то теперь эта проблема нашла свое решение.
Поврежденный участок необходимо удалить. Это делается при помощи специального лазера. Он действует точно и аккуратно, удаляет только мертвые клетки, не задевая живые. Объем удаляемой ткани зависит от степени тяжести случая и необходимости. Этот факт также определяет финальную стоимость операции.
Как проводится операция?
Перед началом хирургического вмешательства в обязательном порядке проводится анестезия. Операцию возможно проводить под местным или общим обезболиванием. Протез фиксируется на глазу при помощи саморассасывающихся нитей. В конце операции, пациенту вводятся противовоспалительные препараты.
В качестве реабилитации и восстановления после осуществления операции, пациенту назначается курс препаратов, необходимых для поддержания здоровья. Также необходимо носить очки и линзы. После проведения операции пациент должен бережно относиться к своему зрению, беречь себя от прямого воздействия солнечных лучшей и прочих внешних факторов, способных навредить глазам.
Преимущества операции
Заболевания сетчатки и ее повреждения, являются первой причиной возникновения слепоты. Но даже при серьезных повреждения, зрительный нерв может сохранять свою работоспособность, что дает шанс на восстановление зрения. Если сохранены нервные окончания глазного яблока, специалисты могут воспользоваться этим фактором, чтобы осуществить хирургическое вмешательство.
С помощью операции, можно не только улучшить зрение человека, но и даже вернуть способность видеть незрячим. Ученые проводят активные исследования на слепых мышах, чтобы однажды подарить всем людям, потерявшим зрение, шанс вновь увидеть мир.
Ожидаемые новшества
Наука не стоит на месте и ученые активно применяют новые методы в своих опытах, чтобы использовать их на практике. На данный момент активно изучается лечение стволовыми клетками, с помощью которых возможно серьезно повлиять на ситуацию. С помощью стволовых клеток планируется найти путь к регенерации, что поможет быстро устранять повреждения сетчатки глаза. В случае успеха, это может стать полноценной заменой пересадке.
Сетчатка является легким объектом для опытов, что позволяет специалистам делать новые открытия. Несмотря на свое сложное строение, он всегда доступен, содержит однотипные клетки, благодаря чему осуществлять опыты с глазом гораздо проще, чем с любым другим органом.
Операция по пересадке сетчатки глаза
К тому же глаз небольшой орган, а значит для проведения опытов и будущей операции, потребуется небольшое число стволовых клеток. Это значительно облегчает задачу и в будущем позволит оперировать большое количество пациентов. При доставлении клеток к месту, где наблюдается патология, риск отторжения сводится к минимальным показателям. К тому же существует множество устройств и изобретений, созданных специально для того, чтобы регулировать все процессы, происходящие в человеческом глазу.
Несмотря на тот факт, что в исследованиях есть определенные сдвиги и продвижения, использовать эту методику в ближайшее время не будут. Это объясняется степенью риска и количеством вопросов, на которых еще нет ответа. В результате развития болезни, клетки могут не прижиться, что чревато негативными последствиями.
Пересадка сетчатки глаза в России
На данный этап времени, пересадка сетчатки доступна в России. Человек, потерявший зрение или испытывающий серьезные трудности, может рассчитывать на долгожданное восстановление способность видеть. Операции по восстановлению зрения, в случае проблем с сетчаткой, активно практикуются в России. В 2017 году впервые в РФ была проведена успешная операция по имплантации бионической сетчатки глаза. Любой желающий может обратиться в медицинский центр, чтобы получить консультацию и соответствующую помощь.
Одной из главных причин, которая становится причиной консультации и операции, считается отслоение сетчатки. Это сложное заболевание, которое требует немедленного вмешательства специалистов. В этом случае необходимо прикрепить сетчатку обратно к глазу. При этом очень важно провести операцию быстро, пока ситуация не слишком серьезная. В противном случае можно полностью потерять зрение, без возможности на восстановление.
Последнее время в России активно внедряется методика по трансплантации сетчатки глаза. После осуществления ряда исследований и опытов, были достигнуты успехи, что позволило применять методику на пациентах. Общая цена операции может обойтись пациентам примерно в 90 тысяч рублей или больше, зависимости от степени повреждения. Финальная цена выясняется после полного обследования.
Также стоимость операции напрямую зависит от опыта врача и престижности клиники, где будет осуществляться хирургическое вмешательство. Как правило, в хороших клиниках цена намного выше, но и операции проводятся более успешно и качественно. Отечественные хирурги практикуют два метода по трансплантации сетчатки.
- При эстрасксеральном методе, все действия производятся исключительно на поверхности глаза.
- При эндовитреальном методе, все действия производятся исключительно внутри глаза.
Серьезный прорыв в медицине и технологический прогресс, открывают перед людьми большие возможности. Сегодня у человечества появилась возможность вернуть зрение, даже при серьезных проблемах с глазами. Однако помощь возможна лишь при своевременном обращении к врачу. Халатность к собственному здоровью и нежелание посещать клинику, может стать причиной необратимых последствий и полной потери зрения.
Трансплантация сетчатки глаза
Отслоение сетчатки и прочие проблемы, связанные с ней – это серьезная патология, требующая немедленного лечения. При верном медицинском лечении, можно добиться улучшений и полного восстановления зрения.
По этой причине важно уделять внимание своему здоровью, а особенно глазам, ведь они являются неотъемлемой частью человеческой жизни. При появлении неприятных симптомов и различных проблем с данным органом, следует поскорее обратиться к врачу, чтобы получить соответствующую медицинскую помощь и избежать печальных последствий.
Источник
Американские ученые изучали нейронный код клеток сетчатки у мышей. В результате были полученные данные, которые использовали при создании искусственного глаза. Это устройство потенциально может восстановить зрения слепым мышам. Другие ученые таким же образом изучали код сетчатки у обезьян. Оказалось, что структура и нейронная активность ее во многом схожа с человеческой. Авторы этих работ считают, что эти исследования помогут создать устройство, которое после тестирования поможет слепым людям вновь обрести зрение.
Важно отметить, что по задумке исследователей, искусственная сетчатка поможет видеть не только контуры предметов, но способна даже восстановить зрительную функцию в полном объеме. То есть ранее слепой пациент сможет различать мелкие детали, например, черты лица собеседника. В настоящий момент исследование находится на стадии апробации на животных, которые могут различать движущиеся предметы.
Основной задачей ученых на этом этапе является создание очков или устройства в виде обруча, при помощи которых внешний свет будет собираться и преобразовываться в специфический электронный код. Далее этот код в центральных структурах мозга будет трансформироваться в изображение.
Заболевания сетчатки стоят на первом месте среди причин слепоты. Однако, даже при повреждении всех фоторецепторных клеток, зрительный нерв обычно не повреждается, то есть сохранен нервный выходной путь глазного яблока. Современные протезы применяют этот факт. При этом в глаз слепого человека имплантируют специальные электроды. Они стимулируют ганглиозные нервные клетки. Но при этом можно получить только расплывчатую картинку, то есть человек воспринимает очертания предметов.
Еще одним альтернативным методом лечения слепоты является стимуляция клеток посредством светочувствительных белков. Их вводят в сетчатку глазного яблока с применением методов генной терапии. При попадании в сетчатки, эти белки стимулируют одновременно большое количество ганглиозных клеток.
Однако, для формирования четкого изображения, необходимо установить код сетчатки, то есть тот путь преобразования света в электрический импульс, который использует природа. В противном случае сформированные импульсы будут непонятны нейронам мозга и построение четкого изображения станет невозможным.
Сначала ученые пытали получить этот код, используя простые предметы, к которым относят, например, геометрические фигуры. Доктор неврологии Шейла Ниренберг предположила, что код сетчатки должен быть однотипным как для построения простых геометрических фигур, так и для создания более сложных картин (человеческие лица, пейзажи). Во время работы над этой теорией Ш. Ниренберг поняла, что гипотеза однотипности подходит для протезирования сетчатки. Она провела простой эксперимент, во время которого мини-проектор, которым управлял расшифрованный код, посылал электрические импульсы в ганглиозные клетки мышей. В эти клетки при помощи методик генной инженерии предварительно были встроены светочувствительные белки.
При анализе результатов, которые получены в серии экспериментов, было установлено, что качество зрения мыши, которой был имплантирован этот проектор, ничем не отличается от зрительной функции здорового грызуна.
Эта инновационная технология дает надежду огромному количеству пациентов с нарушением зрения. В связи с тем, что лекарственная терапия помогает лишь небольшой части ослепших людей, протез сетчатки будет очень востребован в клинической практике.
Источник
Впервые в России врачи смогли частично вернуть зрение слепому пациенту. Более двух десятилетий житель Челябинска находился в полной темноте. После того, как ему пересадили бионическую сетчатку глаза, он начал реагировать на свет и распознавать очертания предметов. Специалисты говорят, что после курса реабилитации мужчина сможет воспринимать окружающий мир почти так же, как и до болезни.
Первые робкие шаги Григория Александровича без трости для слепых. 25 лет он передвигался только с ее помощью. Из-за генетического заболевания мужчина почти совсем потерял зрение, но никогда не терял надежду.
«Я подал заявку — выбрали меня», — говорит Григорий Ульянов.
Он стал первым и пока единственным пациентом в России, которому удалось вернуть зрение при помощи электронной системы. Ее называют бионический глаз, хотя, конечно, глаз у пациента остался своим. Система состоит из вживленного датчика, выполняющего роль сетчатки, специальных очков и компьютера. Вмонтированная в очках камера получает изображение, оттуда сигнал идет в портативный компьютер, где переводится в электрические импульсы и отправляется на искусственную сетчатку.
«Ток по микрокабелю входит внутрь глаза, куда имплантирован электронный чип, который находится на поверхности сетчатки. Через этот чип происходит раздражение нервных окончаний зрительного нерва», — рассказывает директор Научно-исследовательского центра офтальмологии ФГБОУ ВО РНИМУ им. Н.И.Пирогова Христо Тахчиди.
Операция по имплантации сетчатки длилась более шести часов. Хирурги работали очень аккуратно, использовали даже специальные инструменты, чтобы не повредить миниатюрный имплантат.
«Через разрез в 5 мм этот имплант вводится в полость глаза. Обратите внимание, все пинцеты с силиконовыми наконечниками специальными, потому что, если вы сожмете кабель, то перекусите волокна», — рассказывает директор Научно-исследовательского центра офтальмологии ФГБОУ ВО РНИМУ им. Н.И.Пирогова Христо Тахчиди.
Сегодня — три недели после операции, Григорий Александрович уже различает предметы, но признается, что не может забыть момент, когда к нему вернулось зрение.
Григорий Александрович пока может только различать очертания предметов. Он видит все в черно-белом свете, а силуэты размыты, как на фотографии с низким качеством изображения. Но это уже не слепота. Со временем контуры предметов станут четкими, и пациент без труда будет ориентироваться в пространстве.
За 25 лет мозг пациента просто забыл, как видеть изображения. Но нервные связи постепенно восстанавливаются. Григорий Александрович быстро осваивает новый аппарат и как ребенок радуется своим пока еще маленьким успехам.
«Мы сегодня как раз говорили о лучших результатах, которых удалось добиться уже человечеству. Скажем, один из пациентов, который исходно был мастером спорта по стрельбе из лука, с пятиметрового расстояния попадает в десятку после того, как был совершенно слепым. Это результат прекрасный», — отметила министр здравоохранения РФ Вероника Скворцова.
В мире всего 30 пациентов с подобной электронной сетчаткой. Но опыт российских специалистов — один из самых успешных, восстановление происходит очень быстро. Не последнюю роль здесь играет настрой самого пациента. Григорий Александрович очень старается, потому что хочет опять пройтись по улицам любимого города, который долгое время был погружен для него в темноту.
Источник
В МФТИ на основе машинного обучения создают систему, которая будет сама отбирать и выращивать ткани для трансплантации сетчатки глаза. В ее основе самое простое применение искусственного интеллекта, имеющееся даже в смартфонах, — распознавание изображений. Нейросети определят, какие культуры стволовых клеток развиваются правильно и могут быть пригодны для операции. Такой подход поможет оптимизировать и существенно удешевить создание искусственных сетчаток в будущем. Пока целиком вырастить и пересадить пациенту искусственный орган не смогли нигде в мире — это очень долго и дорого.
Клеточный отбор
Сетчатка глаза выполняет простейшие математические операции со световыми сигналами. Результаты этой первичной обработки изображения отправляются в мозг. Нарушение регуляции выведения из глазного яблока излишней жидкости приводит к ее накоплению и повышению внутриглазного давления. Следствием становится глаукома — поражение сетчатки, в частности, потеря специальных клеток (ганглионаров). Создание искусственной сетчатки позволит заменить поврежденные участки. Другими методами вылечить эту патологию на сегодняшний момент невозможно. Поэтому во всем мире технологиям создания пригодного для пересадки в человеческий глаз материала уделяют огромное внимание.
Биоинформатики лаборатории геномной инженерии МФТИ совместно с партнерами из Гарварда разработали алгоритм и систему принятия решения о пригодности выращенной сетчатки и возможности ее трансплантации. Ученые также создают технологию получения искусственной сетчатки глаза из индуцированных стволовых плюрипатентных клеток (ИПСК). Их можно использовать как строительный материал для различных тканей человека.
В МФТИ вырастили десятки тысяч искусственных сетчаток и поэтапно изучили их развитие. Чтобы правильно обучить нейросеть, ученые накопили огромный массив данных о том, какие образцы развивались правильно, а какие нет.
— С помощью компьютерного зрения система сравнивает потенциальные сетчатки с предложенной качественной выборкой. Для этого мы используем генетически модифицированные ИПСК с флуоресцентным белком — определенным геном, который вводится в клеточную линию и активизируется, только когда сетчатка развивается правильно, — пояснил механизм работы системы руководитель лаборатории геномной инженерии МФТИ Павел Волчков. — Клетки светятся зеленым или красным цветом, когда превращаются в подходящие для выращивания сетчатки культуры, а мы фиксируем это излучение с помощью сканирующего микроскопа. Машина реагирует на подсвеченные образцы и делает снимки морфологической структуры в нескольких срезах.
На следующем этапе искусственный интеллект оценивает сетчатки уже без излучающего свет белка. Это важно, потому что пересадить человеку трансплантат с мутацией в генах нельзя. Поэтому искусственный интеллект обучили также анализировать обычные черно-белые изображения структуры будущих сетчаток, выращенных без генных изменений.
На пути к полной пересадке
Как пояснил Павел Волчков, создать из ИПСК структуру, подобную сетчатке глаза, впервые смогли в Японии. На настоящий момент Британия и США также переходят в фазу клинических испытаний такого трансплантата. Больным с серьезными нарушениями зрения пересаживают выращенные в лаборатории образцы, но это пока не сетчатка целиком, а ее фрагмент в виде заплатки. Российская разработка станет важным шагом на пути к пересадке более значительной части сетчатки, чего пока не делают нигде в мире.
Профессор Петр Баранов из Гарварда, с которым сотрудничает лаборатория геномной инженерии МФТИ, занимается еще одной важной задачей на пути к созданию искусственной части глаза. Он выращивает компонент сетчатки, участвующий в передаче сигнала в визуальный центр мозга. Его будут использовать для восстановления оптического нерва, например, при глаукоме. Это важнейшая работа, так как при нарушении функционирования нерва пересадка искусственной сетчатки не поможет человеку, потерявшему зрение.
Лекарственная терапия, в частности нейропротекторы, которые применяют в настоящее время при повреждениях сетчатки, способны лишь замедлить дегенеративные процессы. Однако они не могут полностью излечить и восстановить зрение, потерянное в результате таких заболеваний, как возрастная макулодистрофия, глаукома или диабетическая ретинопатия, сообщила «Известиям» ведущий научный сотрудник Инжинирингового центра микротехнологии и диагностики СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Татьяна Зимина.
— Поэтому исследования в области применения стволовых клеток для замещения клеток сетчатки обещают появление первых эффективных средств для применения в клинической практике, — отметила она.
Директор НИЦ офтальмологии РНИМУ им. Н.И. Пирогова Христо Тахчиди уверен, что разработка российский ученых — важный шаг на пути к пока еще далекому будущему медицины.
— Эта важная и интересная работа, которая приближает нас к созданию искусственной сетчатки. Однако нужно понимать, что после отбора клеточных конструктов нужно их пересадить. Затем проследить, как организм человека реагирует на трансплантат, изучить возможные эффекты. А это вопрос будущего офтальмологии, — сказал эксперт.
В дальнейшем исследователи планируют объединить алгоритм по отбору качественных основ для будущих сетчаток с роботизированным решением, которое позволит оптимизировать и удешевить процесс их выращивания. Отбор и производство можно будет поставить на поток. Сейчас выращивание сетчатки — долгий и трудоемкий процесс, который занимает от 30 до 50 недель. Также он очень затратный: образцы делают в большом количестве — тысячами, чтобы из них отобрать всего несколько лучших. Затем уже из них ученые смогут отыскать один единственный пригодный для пересадки экземпляр.
Новая технология отбора клеточных линий позволит сократить стоимость траснплантата на порядок, а время изготовления — примерно вдвое. Сейчас этот процесс стоит около $100 тыс. и занимает до 50 недель. Однако, как отмечают ученые, речь пока идет только о лабораторных исследованиях.
Источник
