Выращивание сетчатки глаза из стволовых клеток: эффективность

Выращивание сетчатки глаза из стволовых клеток: эффективность

Выращивание сетчатки из стволовых клеток

Одним из наиболее распространенных офтальмологических заболеваний, поражающих сетчатку, является макулодистрофия. Эту болезнь связывают со старением сетчатой оболочки глаза. До недавнего времени ее лечение считалось невозможным. Однако в 2017 году российские ученные провели клинические испытания по выращиванию сетчатки глаза. Новая медицинская методика позволяет «перепрограмировать» стволовые клетки и вырастить жизнеспособный трансплантат, который имеет все шансы прижиться у реципиента.

Суть методики

Генная инженерия — это технологии и методики, направленные на изменение структуры генома человека путем осуществления различных манипуляций с генами. В медицине она используется относительно недавно, однако, уже эффективно применяется для лечения некоторых видов бесплодия, а с 2016 года в США внедрен метод лечения нескольких видов рака с помощью технологий геномной модификации. Часто ученные проводят эксперименты со стволовыми клетками. Они являются незрелыми, поэтому после изменения генов способны дифференцироваться (превращаться) в клетки различных органов.

Ученый сделал прорыв в применении клеточных технологий в медицине.

В 2012 году японский ученый Синье Яманака стал лауреатом Нобелевской премии за исследование в области медицины. Он доказал, что после изменения генома первичных стволовых клеток эмбриона из них можно вырастить любые ткани организма. Из чужеродной эмбриональной ткани получается аллотрансплантат, который с большей вероятностью будет отторгнут организмом. Так что эта универсальная методика подходит только для двух органов, которые отличаются низкой иммунной реакцией.

В таких органах, как головной мозг и глаз пересадка чужих стволовых клеток не вызывает активного отторжения.

В 2017 году российские ученные федерального центра физико-химической медицины для проведения опытов взяли за основу этот метод. Путем репрограммирования генов плюрипотентных (первичных) клеток нежизнеспособных эмбрионов были проведены успешные клинические испытания по выращиванию здоровой сетчатки у кроликов. Успех эксперимента позволил говорить о дальнейшем использовании этой технологии у человека.

Эффективность метода и проведенные исследования

Конечно, аутотрансплантация (трансплантат для пересадки берется от клеток кожи того же организма, куда пересаживается) позволила бы полностью исключить развитие нежелательных эффектов. Однако универсальность этого способа восстановления сетчатки, который подходит для большинства пациентов, упрощение технологии и снижение стоимости операции, а также повышение ее доступности говорит в пользу выращивания сетчатки глаза из генетического субстрата эмбриона.

Клинические исследования этой методики проводят во многих других странах: Германии, США, Японии. Первая успешная пересадка состоялась именно там, еще в 2014. Из-за изменений в законе испытания пока заморожены, однако анонсировалось их продолжение в 2018 году. В России вследствие отсутствия регулирующих процесс нормативных актов пересадка трансплантатов людям невозможна. Ученные настроены оптимистично, так как уже есть первые добровольцы для проведения экспериментальных операций.

Предполагается, что использование стволового эмбрионального трансплантата станет новым словом в лечении макулодистрофии. При этом заболевании дистрофия сетчатки развивается в связи с нарушением ее питания. Вследствие поражения центральной зоны (макулы) сетчатой оболочки наблюдается прогрессивное снижение зрения. Чаще всего встречается возрастная форма заболевания, поражающая людей старше 40 лет. Редкая наследственная форма болезни приводит к слепоте у трудоспособного населения. Считалось, что остановить запущенный процесс старения и дистрофии сетчатой оболочки нельзя, можно лишь замедлить его. Восстановление сетчатки путем ее выращивания из стволовых клеток с помощью достижений генной инженерии делает возможным полное излечение от этой болезни.

Нейросеть поможет вырастить сетчатку из стволовых клеток

Ученые из Московского физико-технического института совместно с коллегами из Института системного программирования и Института глазных исследований им. Чарльза Шепенса Гарвардской школы медицины разработали нейросеть, способную распознавать ткани формирующейся сетчатки еще до ее окончательной дифференцировки. Результаты работы опубликованы в журнале Frontiers in Cellular Neuroscience, кратко о них рассказывается в сообщении пресс-службы МФТИ.

Выращивание тканей организма из стволовых клеток в наши дни производят в трехмерных клеточных агрегатах — органоидах. Данная технология уже показала свою эффективность для исследования развития сетчатки, мозга, внутреннего уха, кишечника, поджелудочной железы и многих других тканей. Культура стволовых клеток постепенно дифференцируется, давая клетки различных типов. Благодаря тому, что процесс дифференцировки по данной технологии основывается на естественных механизмах развития, получаемая ткань обладает значительным сходством с естественным органом.

Природа некоторых этапов дифференцировки клеток имеет случайный характер, что приводит к значительному изменению количества клеток с определенной функцией даже среди искусственных органов в одной партии, не говоря о разных клеточных линиях. Это значит, что для воспроизводимости экспериментов и, как следствие, для наибольшей надежности в клинических применениях при каждой дифференцировке необходимо уметь определять, какие клетки специализировались, а какие — нет.

Для определения дифференцированных клеток при работе с тканями специалисты используют флуоресцентные белки — ген светящегося белка добавляют в ДНК клеток, в результате чего последние начинают его синтезировать, когда проходят нужную стадию развития. Но этот метод не подходит для производства клеток для трансплантации или моделирования наследственных заболеваний генетической природы. Поэтому ученые в данной работе предложили альтернативный подход для анализа — на основании структуры самой ткани. Для решения проблемы отбора лучших тканей сетчатки для дальнейшей трансплантации, скрининга лекарственных препаратов или моделирования заболеваний ученые решили использовать методы нейронных сетей и искусственного интеллекта.

Авторы статьи обучили нейронную сеть находить ткани развивающейся сетчатки на основании фотографий с простого светового микроскопа. Сначала они попросили экспертов идентифицировать на 1200 изображениях дифференцированные клетки при помощи точного метода с использованием флуоресцентного репортера. Нейросеть обучили на 750 изображениях, еще 150 были использованы для валидации и 250 — для тестов. После проверки всех предсказаний оказалось, что люди определяли дифференцированные клетки с точностью около 67 %, в то время как нейросеть имела точность 84 %.

«Наши результаты показывают, что критерии отбора тканей сетчатки на ранней стадии субъективны и зависят от эксперта, который принимает решение. При этом морфология (то есть структура) самой ткани даже на очень ранней стадии позволяет прогнозировать дифференцировку сетчатки. И программа, в отличие от человека, может извлечь эту информацию! С учетом того, что этот подход не требует сложных изображений, флуоресцентных репортеров или красителей для анализа, его легко внедрить. Это позволяет сделать еще один шаг в сторону создания клеточных терапий для таких заболеваний сетчатки, как глаукома и макулярная дистрофия, которые сейчас практически неминуемо приводят к слепоте. Кроме того, этот подход может быть перенесен не только на другие клеточные линии, но и на человеческие искусственные органы», — объясняет сотрудник лаборатории терапии орфанных заболеваний МФТИ Евгений Кегелес.

Читать еще:  Глазные капли лидокаин: инструкция по применению, аналоги

Можно ли восстановить сетчатку глаза

Сетчатка — это структурно-функциональный элемент глазного яблока, состоящий из светочувствительных фоторецепторов, на которых отображается увиденная человеком картинка. Из-за влияния неблагоприятных внешних и внутренних факторов она подвергается повреждениям.

Происходит дегенерация сетчатки. Ретина подвергается повреждениям при:

  • отслоении;
  • разрывах;
  • воспалительных и инфекционных процессах;
  • атрофии;
  • злокачественных раковых опухолях;
  • травмах зрительного аппарата.

Они приводят к ухудшению зрительного восприятия. Со временем развивается слепота.

Виды повреждений сетчатки

Функционирование ретины самостоятельно не нарушается. Чтобы сетчатка перестала передавать изображение в зрительный центр головного мозга необходимо воздействие на нее неблагоприятных факторов. Их подразделяют на следующие типы:

  • Механическое воздействие . Данный вид повреждения ретины самый распространенный. По причине травмы, ушиба, удара, попадания инородного предмета с острыми краями она повреждается. Может появиться царапина или произойти надрыв.
  • Врожденные патологии . Большую часть врожденных аномалий занимают инфекции матери во время беременности. К врожденным и наследственным заболеваниям относят амавроз Лебера, тапеторетинальную абиотрофию, дисфункцию колбочковой системы, болезнь Коатса, ретинобластому, факоматозы и псевдоглиому. Профилактика врожденных патологий невозможна.
  • Приобретенные заболевания . К данной группе недугов относят те, которые приобретаются в течение жизни. Например, решетчатая дистрофия, инееподобная дистрофия, ретиношизис, разрыв, отслойка и другие.
  • Возрастные изменения . Толщина ретины с возрастом уменьшается. Это вызывает снижение остроты зрительного восприятия. Предотвратить ранее старение можно, необходимо начинать профилактику в раннем возрасте.

Способы восстановления сетчатки глаза

На выбор способа восстановления ретинальной оболочки влияют показания, сложность повреждения, индивидуальные особенности пострадавшего. Существует три методики — пептидная, лазерная, с помощью стволовых клеток. Каждая имеет свои противопоказания, период реабилитации.

Данный способ восстановления подразумевает лечени е без хирургического вмешательства . Для терапии используют пептиды. Это короткие фрагменты белков природного или искусственного происхождения, состоящие из 2–3 аминокислотных остатков.

Воздействие осуществляется на клеточном уровне, что в результате приводит ткани к молодому возрасту. Пептидный способ замедляет процессы фотостарения, износа тканей.

Пептидная методика восстанавливает метаболизм, синтез белка. Сетчатка укрепляется. Лечение назначается специалистами, поскольку требуется учитывать степень разрушения ретины.

Лазерное лечение

Лечение лазером проводится при серьезных нарушениях целостности тканей. Данный метод терапии укрепляет ткани ретины и предотвращает развитие отслойки.

Существует два типа лазерного лечения — с помощью щелевой лампы и системы Navilas®. Оба способа терапии отличаются по методу применения, то есть насколько точно лазер расположен на сетчатке.

Преимущества инновационной методики Navilas®:

  • превосходная точность и безопасность;
  • удобный и комфортный;
  • рецидив сводится к минимуму.

Лазерная коагуляция является отличной профилактикой дегенеративных процессов сетчатой оболочки, приводящих к значительному снижению остроты зрения.

После процедуры зрение становится слегка размытым. Через несколько часов зрительное восприятие начинает восстанавливаться, иногда на это требуется несколько дней. После лазерной коагуляции будет незначительное чувство дискомфорта, головная боль.

После восстановления сетчатки нельзя садиться за руль автомобиля и требуется пройти реабилитационный курс . На некоторое время пациенту потребуется помощь постороннего в выполнении простых домашних дел.

Стволовые клетки

Впервые использовали стволовые клетки для восстановления зрительного восприятия в 2016 году . Пигментный эпителий пересадили женщине с макулодистрофией. Он живет уже более 2 лет и врачи не обнаружили следов отторжения или ее дальнейшего роста в других областях глаза.

Стволовые клетки получают их пуповинной крови человека, выращивают и регенерируют самые разные органы и ткани . Поэтому родители после рождения ребенка сдают их. Хранятся стволовые клетки до 15 лет, помогают в лечении не только глазных болезней.

Группа ученых утверждает, что новая форма лечения ретины будет доступна всем жителям в ближайшее время. На данный момент инновационный способ восстановления сетчатки проходит испытания, удалось восстановить зрение двум пожилым пациентам в марте 2018 года.

Манипуляция длится 45 минут под местной анестезией . Из одной эмбриональной клетки врачи получили 6-миллиметровый участок со 10000 пигментных клеток. В последующем пациентам требуется 12-месячное клиническое наблюдение.

В Британии после трансплантации стволовых клеток ученые заметили значительные улучшения зрения. Однако тщательное обследование показало, что они не являются идеальной заменой. Врачи обнаружили небольшие признаки отторжения, но оба пациента хорошо видели и оставались относительно здоровыми.

Стволовые клетки не только помогают регенерировать сетчатку, они принимают участие в выращивании новых здоровых тканей, которые полноценно функционируют.

После получения положительного результата новую форму восстановления сетчатки разрешили испытать еще на 8 пациентах . Если методика докажет свою эффективность, результат будет лучше предыдущего, но данная методика будет внедрена в клиническую практику по всему миру.

Данный способ лечения можно использовать как при серьезных травмах зрительного анализатора, так и для предотвращения дегенеративных процессов, которые возникают из-за возрастных изменений.

Восстановление сетчатки происходит быстро, реабилитация не занимает много времени.

Полезное видео

Важная тема: все, что вам надо знать о лечении стволовыми клетками

Чуть больше года в нашей стране действует Закон о биомедицинских клеточных продуктах , разрешающий использовать живые клетки для лечения человека. Какие перспективы открыл он перед врачебной наукой и что получили те, кого клетками лечат?


Все о лечении стволовыми клетками нам рассказали наши эксперты: руководитель отдела регенеративной медицины Института стволовых клеток человека Вадим Зорин; д. м. н., профессор, замгендиректора по научной работе ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России Борис Алексеев; руководитель Центра фундаментальной офтальмологии МНТК «Микрохирургия глаза», д. м. н., профессор Сергей Борзенок.

Но сначала поговорим о самих клетках. В человеческом организме их больше 200 разновидностей, и у каждых — своя специфика. Например, эритроциты (клетки крови) разносят по организму кислород. Нейроны (клетки нервной системы) проводят сигнал от тела в мозг и от мозга к телу. Жировые клетки содержат запас питательных веществ на случай непредвиденного голода. Стволовые — клетки без определенной специализации — способны превращаться в любые клетки организма в зависимости от потребностей. Именно их врачи называют мощным инструментом медицины.

Читать еще:  Eye drops (Ай дропс) - глазные капли: особенности применения препарата и состав, действие лекарства и когда назначается, полезные свойства

Начало начал

Чтобы понять, как работают стволовые клетки (СК), представьте, что в каком-то отдаленном районе случилась беда. Скажем, ураган. Или наводнение. Представили? А теперь составим алгоритм действия спасателей. Сначала местные власти наверняка будут пытаться ликвидировать последствия своими силами. Но если сил окажется недостаточно, вынуждены будут обратиться в центр за подмогой. Так вот, стволовые клетки и есть такой центр. Они родоначальники всех клеток организма. Если хотите, их праматерь. Начало начал. Организм обращается к ним по мере необходимости: когда нужно сформировать новые клетки различных органов и тканей взамен погибших или поврежденных. Например, СК могут превратиться в кардиомиоциты (клетки сердца) и вылечить сердце. Если проблема с почками или печенью — в нефроциты (клетки почки) или гепатоциты (клетки печени). В зависимости от того, какой орган требуется «починить», стволовые клетки способны превращаться в компоненты крови, клетки мышечной, хрящевой, жировой ткани. Могут дифференцироваться даже в нейроны. Так что сегодня можно уверенно говорить: нервные клетки восстанавливаются.

Понять и принять

Долгое время существовало множество мифов о стволовых клетках. С принятием закона о клеточных технологиях страсти немного поутихли, но вопрос о безопасности их применения для многих остается открытым. Сомнения в обществе вызывают два момента. Первый — это то, что все новое вообще приживается с трудом. Особенно — в медицине. Всегда проще прибегать к старым, проверенным средствам: пилюлям, уколам, антибиотикам, чем к сомнительной клеточной терапии. Даже электронные градусники не всем внушают доверия — большинство по-прежнему пользуются ртутными (во всяком случае, в нашей стране). А тут клеточные технологии! Второй момент — подмена понятий и терминов. «Термин «стволовые клетки», как правило, употребляется без пояснений, — рассказывает наш эксперт Вадим Зорин . — И у многих сложилось впечатление, что все стволовые клетки вызывают рак. А это не так. Существует несколько типов стволовых клеток: эмбриональные, фетальные и постнатальные. Первые присутствуют в организме только на ранних стадиях жизни эмбриона. Такие клетки имеют огромный терапевтический потенциал, поскольку способны воссоздавать любые ткани и органы человека. Однако используют их в основном для научно-исследовательских целей. Эмбриональные стволовые клетки могут вызывать развитие тератом — доброкачественных опухолей (правда, на человеке это не показано, только на лабораторных иммунодефицитных мышах). Но не беспокойтесь — встретить такие клетки в клиниках невозможно. Их производство чрезвычайно дорого, и абы какая лаборатория не в состоянии этим заниматься. Фетальные стволовые клетки выделяют из абортивного материала. В нашей стране их применение под запретом из-за этических соображений. А вот постнатальные, или, проще говоря, взрослые стволовые клетки, успешно применяют в медицине».

Именно о взрослых стволовых клетках мы и поговорим. Ведь область применения их огромна.

На депозите

Еще в 50-х годах прошлого века предпринимались первые попытки пересадки костного мозга больным с лейкозами и апластической анемией. А костный мозг — источник гемопоэтических стволовых клеток (это разновидность взрослых СК). В 60-х годах трансплантация костного мозга стала одним из основных методов лечения онкогематологических заболеваний. За это даже вручили Нобелевскую премию. Ведь гемопоэтические СК, которые содержатся в пересаженном костном мозге, дают начало новым здоровым клеткам крови. Правда, существует проблема — поиск гистосовместимого донора. Это не такой простой процесс. Иногда он затягивается на несколько месяцев. А больные не могут ждать. Поэтому ученые стали искать альтернативу донорскому костному мозгу. В частности, СК научились извлекать из крови пациента. Но больше всего надежд медики возлагают на еще один источник гемопоэтических СК — пуповинную кровь. Это кровь, сохранившаяся в плаценте и пуповинной вене после рождения ребенка и которую собирают только после отделения пуповины от новорожденного.

«Стволовые клетки пуповинной крови используют в лечении более 85 заболеваний, в том числе острых и хронических лейкозов, болезней иммунной системы, — говорит Вадим Зорин. — Сохраненный биоматериал в случае необходимости подойдет не только самому ребенку, но и с высокой вероятностью — его близким родственникам, особенно родным братьям и сестрам».

Но для того чтобы обеспечить себя этим материалом, необходимо все действия предусмотреть заранее. Решение о том, что вы хотите сохранить стволовые клетки ребенка, нужно принять еще во время беременности. Ведь забор крови можно провести лишь после родов. Другого шанса не будет. Выделенные СК замораживают и отправляют на хранение в гемабанк, где их хранят в специальных контейнерах при температуре –196 °С. При частном банкировании никто не может распоряжаться вашим депозитом и никто не вправе им воспользоваться». Цены в разных банках могут различаться, но ненамного. Средняя цена за десятилетнее хранение — порядка 100 000 рублей. За эти деньги вы получаете так называемую пожизненную биостраховку — защиту от всех смертельных болезней.

На уровне иммунитета

Впрочем, на этом возможности клеточной терапии не заканчиваются. Гемопоэтические стволовые клетки используют для лечения лимфом, восстановления кроветворения после ударных доз химиотерапии, лечения больных с серьезными повреждениями спинного мозга. Кроме того, как рассказал нам Борис Алексеев, существует вакцина на основе дендритных клеток, которую применяют при раке предстательной железы. Принцип ее действия таков: из крови пациента выделяют клетки иммунной системы, преобразовывают в дендритные, после чего специальным образом обрабатывают. Затем несколько раз внутривенно вводят пациенту, вызывая ответ иммунной системы на опухоль. Эта вакцина зарегистрирована FDA (Министерство здравоохранения и социальных служб США) и применяется пока только в Америке.

Достать до сердца

Для лечения сердечно-сосудистых заболеваний уже используют мезенхимальные стволовые клетки. Это еще одна разновидность взрослых стволовых клеток, о которых мы упоминали вначале. Место их прописки — костный мозг. Но ученые научились извлекать их и из жировой ткани. Если основная миссия гемопоэтических клеток — дать начало клеткам крови, то мезенхимальных — превращаться в костные, хрящевые, жировые и мышечные клетки. Как утверждают эксперты, без малейшего онкориска. К клеточной терапии прибегают, в частности, при лечении инфаркта миокарда и его последствий. Ведь стволовые клетки способны превращаться в новые клетки миокарда и участвовать в образовании новых сосудов. А способов доставки клеток к месту назначения несколько. Один из них — трансплантация в сосуды, питающие сердце. Либо прямо в миокард — в зависимости от ситуации. Для этого над бедренной артерией делают надрез, проводят проводник, и стволовые клетки отправляются ровно туда, где больше всего нужны.

Читать еще:  Склеропластика глаз: когда назначается, показания и противопоказания, как делают, осложнения, что показывает, расшифровка результатов, отзывы пациентов

Одна из новейших разработок российских ученых и кардиохирургов — уникальные операции с применением лазера и стволовых клеток. Их проводят людям с тяжелой формой ишемической болезни сердца, когда не помогает ни стентирование, ни аортокоронарное шунтирование. С помощью лазера хирурги делают в сердечной мышце маленькие отверстия, чтобы в ближайшее время там появились новые сосуды.

Слепота отменяется

Большие надежды на стволовые клетки возлагают и офтальмологи. Этой весной ученые ФМБА смогли вырастить сетчатку глаза из перепрограммированных клеток кожи. И теперь с их помощью можно остановить потерю зрения у пациентов с макулодистрофией — заболеванием, при котором поражается сетчатка глаза и нарушается центральное зрение. Но это только начало. «Мы используем донорские клетки, которые проходят специальную обработку и стимуляцию, — объясняет Сергей Борзенок. — Например, при пересадке роговицы. Стволовые клетки тормозят процесс отторжения, помогая сохранить трансплантат. Кроме того, прибегаем к клеточной терапии, если на определенных пациентов не действуют гормоны и цитостатики. Параллельно с этим ведем работы по созданию искусственной сетчатки. Мы научились выращивать пигментный эпителий, культивировать клетки, подсаживать в эксперименте. Правда, говорить о том, что искусственная роговица доведена до клинической кондиции, пока рано. Над этой проблемой работают пять-шесть ведущих лабораторий мира. И наш институт в их числе».

На перспективу

Действие закона и легализация клеточных технологий доказали, что стволовые клетки — это не маркетинговый ход медицины, а панацея от тяжелых болезней. Перспективы клеточной медицины безграничны, они могут быть полезными в лечении ДЦП, ран, ожогов, переломов, аутоиммунных заболеваний, последствий инсультов, гепатита и других тяжелейших заболеваний. «Кроме того, ученые научились перепрограммировать взрослые фибробласты (клетки кожи) в эмбриональноподобные стволовые клетки (iPS) — рассказывает Вадим Зорин . — И проводить с ними самые разные манипуляции. Скажем, создавать клеточные модели тех или иных заболеваний. Взять хотя бы болезнь Паркинсона. Она связана с постепенной гибелью нервных клеток. Но в головной мозг не заберешься, нейрональные клетки не выделишь. Зато можно взять у человека фибробласты, перепрограммировать их в iPS и заставить дифференцироваться в нервные клетки».

В будущем ученые надеются и на то, что им удастся вырастить тот или иной орган в лабораторных условиях, а потом пересадить его человеку. В таком случае потребность в донорских тканях и органах отпадет — все можно будет выращивать в пробирке. Таковы перспективы, вытекающие из закона о клеточных технологиях. И похоже, они воплотятся в ближайшее время.

Нейросеть поможет вырастить сетчатку из стволовых клеток

Ученые из Московского физико-технического института совместно с коллегами из Института системного программирования и Института глазных исследований им. Чарльза Шепенса Гарвардской школы медицины разработали нейросеть, способную распознавать ткани формирующейся сетчатки еще до ее окончательной дифференцировки. Результаты работы опубликованы в журнале Frontiers in Cellular Neuroscience, кратко о них рассказывается в сообщении пресс-службы МФТИ.

Выращивание тканей организма из стволовых клеток в наши дни производят в трехмерных клеточных агрегатах — органоидах. Данная технология уже показала свою эффективность для исследования развития сетчатки, мозга, внутреннего уха, кишечника, поджелудочной железы и многих других тканей. Культура стволовых клеток постепенно дифференцируется, давая клетки различных типов. Благодаря тому, что процесс дифференцировки по данной технологии основывается на естественных механизмах развития, получаемая ткань обладает значительным сходством с естественным органом.

Природа некоторых этапов дифференцировки клеток имеет случайный характер, что приводит к значительному изменению количества клеток с определенной функцией даже среди искусственных органов в одной партии, не говоря о разных клеточных линиях. Это значит, что для воспроизводимости экспериментов и, как следствие, для наибольшей надежности в клинических применениях при каждой дифференцировке необходимо уметь определять, какие клетки специализировались, а какие — нет.

Для определения дифференцированных клеток при работе с тканями специалисты используют флуоресцентные белки — ген светящегося белка добавляют в ДНК клеток, в результате чего последние начинают его синтезировать, когда проходят нужную стадию развития. Но этот метод не подходит для производства клеток для трансплантации или моделирования наследственных заболеваний генетической природы. Поэтому ученые в данной работе предложили альтернативный подход для анализа — на основании структуры самой ткани. Для решения проблемы отбора лучших тканей сетчатки для дальнейшей трансплантации, скрининга лекарственных препаратов или моделирования заболеваний ученые решили использовать методы нейронных сетей и искусственного интеллекта.

Авторы статьи обучили нейронную сеть находить ткани развивающейся сетчатки на основании фотографий с простого светового микроскопа. Сначала они попросили экспертов идентифицировать на 1200 изображениях дифференцированные клетки при помощи точного метода с использованием флуоресцентного репортера. Нейросеть обучили на 750 изображениях, еще 150 были использованы для валидации и 250 — для тестов. После проверки всех предсказаний оказалось, что люди определяли дифференцированные клетки с точностью около 67 %, в то время как нейросеть имела точность 84 %.

«Наши результаты показывают, что критерии отбора тканей сетчатки на ранней стадии субъективны и зависят от эксперта, который принимает решение. При этом морфология (то есть структура) самой ткани даже на очень ранней стадии позволяет прогнозировать дифференцировку сетчатки. И программа, в отличие от человека, может извлечь эту информацию! С учетом того, что этот подход не требует сложных изображений, флуоресцентных репортеров или красителей для анализа, его легко внедрить. Это позволяет сделать еще один шаг в сторону создания клеточных терапий для таких заболеваний сетчатки, как глаукома и макулярная дистрофия, которые сейчас практически неминуемо приводят к слепоте. Кроме того, этот подход может быть перенесен не только на другие клеточные линии, но и на человеческие искусственные органы», — объясняет сотрудник лаборатории терапии орфанных заболеваний МФТИ Евгений Кегелес.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector