לעין, כמו רוב האיברים, יש מערכת אינסטלציה מורכבת. הלחץ בונה כאשר ניקוז נפגע, ומצב זה – גלאוקומה – יכול לגרום לאובדן ראייה בלתי הפיך. תרופות עיניים פופולריות אנטי דלקתיות המכילות סטרואידים יכולות במקרים מסוימים להרכיב את הבעיה, אם כי מדענים אובדיו את ההפסד כדי להבין מדוע.
כעת, חוקרי קורנל זיהו את מנגנון האיתות המפעיל גלאוקומה הנגרמת על ידי סטרואידים על ידי יצירת פלטפורמה תלת-ממדית "עיניים על-על-צ'יפ" המחקה את זרימת הנוזלים העיניים.
הממצאים פורסמו ב- 27 באוגוסט ב מחקרי קרדיווסקולריים טבעייםו הסופר הראשי הוא Renhao Lu, Ph.D. '24.
גלאוקומה הנגרמת על ידי סטרואידים היא אתגר קליני מרכזי. אין טיפול ממוקד. אנחנו פשוט אומרים שאתה חסר מזל. יש צורך ברור ובלתי ממושב להבין טוב יותר, ולמנוע, את תופעת הלוואי העיקרית הזו של הסטרואיד במרפאות. "
Esak (יצחק) לי, סופר בכיר, עוזר פרופסור להנדסה ביו -רפואית בהנדסת קורנל
גלאוקומה נחקרת בדרך כלל במודלים של בעלי חיים ובתרביות תאים דו -ממדיים פשוטים, אך לגישות אלה לרוב לא מצליחות לתפוס את המורכבות האנטומית ואת ההיענות של העין האנושית.
הפיתרון ממעבדה של לי, החוקר מערכות לימפה בסוגים שונים של איברים, היה ליצור מודלים תלת-ממדיים גופיים שיכולים לשחזר את המבנים השכבים של המערכות תוך בידוד גורמים ביולוגיים וביו-פיזיים, והכל באופן רב לשחזור ומבוקר. לי עיצב בעבר מכשיר כזה שחשף חלבון שמגביר את הניקוז הנדרש בכלי לימפה בעור אנושי, וגורם לנפיחות הכואבת המכונה לימפדמה.
כלי הלימפה של העין אחראים לניקוז הומור מימי, נוזל ברור, דמוי מים המספק חמצן וחומרים מזינים, אך כאשר לא מוסרים, עלול לגרום ללחץ תוך עיני (IOP) לבנות, להזיק לנוירונים ברשתית הקריטית להעברת אותות אור למוח.
הצוות של לי הבין שהלימפה בעין, המכונה תאי תעלה של שלם (SC), שונים למדי מאלה שבעור, ריאות ואיברים אחרים. אלה מוקפים בסוג תאים אחר: עבודת רשת טרבקולרית (TM). רק עם שתי שכבות התא העובדות בשילוב, מערכת הלימפה יכולה לשטוף את ההומור המימי המיוצר יתר על המידה לזרם הדם.
הצוות בנה מכשיר תלת-ממדי בתוך גופית, המכונה מערכת מיקרופיזיולוגית (MPS), עם שכבה כפולה של תאי TM ו- SC, עם עקמומיות שחיקה את מבנה הצינור של כלי לימפה בעין. החוקרים טיפלו ב"עין על שבב "עם הדקסמטזון הסטרואידי האנטי דלקתי, שפגע באופן משמעותי בניקוז.
זה איפשר לחוקרים לזהות את האשם: קולטן מפתח בתאי TM, ALK5, הגיב לסטרואיד על ידי ויסות חלבון, גורם צמיחת אנדותל כלי דם C (VEGFC), אשר בדרך כלל משחרר את צמתים האנדותליים בתאי SC, המאפשר נוזל לעבור דרך דופן האנדל. אך פונקציה זו שיבשה על ידי איתות ALK5/VEGFC.
"תקשורת זו גורמת לחריגות של צומת התעלה של שלם," אמר לי. "הצמתים מתעבים או מתהדקים ממש מתחת לסטרואיד, ושינוי הצומת הזה הגביר את ההתנגדות של היציאה, וגרם לגלאוקומה זו."
החוקרים אישרו את תפקיד המנגנון במודל עכבר. הממצא פותח שני נתיבים לטיפול בגלאוקומה: חסימת תפקוד ALK5; או לספק VEGFC נוסף לעין יחד עם הטיפול בסטרואידים.
"אנו שואפים כעת ללמוד יעדים אחרים. ישנם כמה גנים שאנשים יודעים שהם חשובים לגלאוקומה, ולא רק הנגרמים על ידי סטרואידים, ויכולנו להפיל אותם בשני סוגי התאים האלה," אמר לי. "זה מסובך וקשה למקד סוג תא אחד במודלים של בעלי חיים קונבנציונליים, אך במערכת זו נוכל לעשות כל שינוי גנטי של שני סוגי התאים הללו בנפרד, ואז לשלב אותם במכשיר כדי לקבל הבנה טובה יותר של מנגנונים שונים אלה וסוגים שונים של גלאוקומה."
מחברים משותפים כוללים את חוקרת הפוסט-דוקטורט אנה קולארזיק, Ph.D. '25, וו. דניאל סטאמר, פרופסור לרפואת עיניים באוניברסיטת דיוק.
החוקרים עשו שימוש במתקן המדע והטכנולוגיה של קורנל ננומטוס ונתמך על ידי המוסדות הלאומיים לבריאות וקרן ברייטפוקוס.
