fMRI를 사용하여 새로운 시력 연구에서 원뿔 기능 복원을 위한 유망한 모델 발견

인간 눈의 망막에 있는 원뿔은 색각, 일광 시각 및 작은 세부 사항에 대한 인식을 담당하는 광수용 세포입니다. 펜실베이니아 대학 수의과대학 실험 망막 치료부의 시각 과학자인 Gustavo D. Aguirre와 William A. Beltran은 유전성 망막 질환의 기초를 확인하기 위해 수십 년 동안 노력해 왔습니다. 그들은 이전에 광수용기 세포에 정상 유전자의 복사본을 다시 도입함으로써 잃어버린 원추체 기능을 회복할 수 있다는 것을 보여주었습니다.

인간과 개 모두 망막 질환의 영향을 받으며, 개 모델을 사용한 일광 시력에 대한 새로운 연구는 “개들의 망막에 원뿔을 삽입하는 세포 대체가 성공적인지 여부를 평가하는 데 중요한 통찰력을 제공합니다.” 원뿔 시력 회복을 위한 접근 방식”이라고 Corinne R. 및 Henry Bower 기증 안과 교수인 Beltran은 말합니다.

그와 Gustavo Aguirre는 Perelman School of Medicine의 신경학 교수이자 인지 신경과학자인 Geoffrey K. Aguirre를 포함한 연구자들과 협력하여 망막계와 뇌 측정에 대한 지식을 통합했습니다. 세 가지 다른 종류의 자연 발생 망막 질환이 있는 개와 정상적인 시력을 가진 개를 대상으로 과학자들은 기능적 자기 공명 영상(fMRI)을 사용하여 원뿔 세포만 자극하는 빛에 대한 뇌 반응을 평가했습니다.

연구자들은 fMRI가 색상 정보뿐 아니라 흑백 정보에 대한 일광 시각에 대한 뇌의 반응을 감지할 수 있으며, 원뿔과 망막이 풍부한 개 망막 영역의 자극에 반응하는 시각 피질의 영역을 식별할 수 있음을 발견했습니다. 인간의 중심와(fovea)와 유사하다. 그들은 또한 fMRI를 사용하여 일광 시력 상실의 상대적 정도를 측정할 수 있음을 발견했습니다. NPHP5라는 유전자의 돌연변이로 인해 발생하는 망막 질환을 앓고 있는 동물에서 이 기술을 사용하여 그들은 유전자 증강 요법이 흑백 자극에 대한 피질의 반응을 회복시키는 것을 입증했습니다. 따라서 이 질병은 향후 치료법으로 광수용체 세포 대체를 연구할 유망한 질병이 됩니다.

그들의 연구 결과는 중개 비전 과학 및 기술. 다른 공동 저자로는 Penn의 GKAguirre Lab 연구 전문가이자 현재 토론토 대학의 대학원생인 Huseyin O. Taskin과 수의학 기술자인 Jacqueline Wivel이 있습니다.

“개 모델은 자연적으로 발생하는 다양한 유전 질환을 가지고 있기 때문에 망막 질환을 연구하는 데 유용합니다. 궁극적인 목표는 먼저 이러한 질환을 인간 환자에게 전달하기 전에 개에서 치료할 수 있다는 것을 입증하는 것입니다”라고 제1저자인 Taskin은 말했습니다. . 구스타보 아귀레(Gustavo Aguirre)는 “사람에 대한 성공적인 치료 접근법이 수의사에게 제공되어 네 발 달린 사람에게 도움이 될 수 있기를 희망합니다.”라고 말했습니다.

Geoffrey Aguirre는 “이 연구의 목적은 이러한 망막 질환의 다양한 버전에서 일광 시력에 대한 정보가 얼마나 많은 개들의 시각 시스템에 전달되는지 확인하는 것이었습니다.”라고 말했습니다. 그는 망막 질환 치료가 효과적인지 여부를 알아내려면 치료 전에 시력 기능이 어느 정도 존재했는지 알아야 하기 때문에 이러한 지식이 특히 유용하다고 말합니다.

벨트란은 이 논문이 유전자 치료가 원뿔 기능이 없는 동물 모델을 보고 개선을 보이기 때문에 유전자 치료가 원뿔 기능을 회복할 수 있음을 보여준다고 말합니다. 그는 NPHP5 돌연변이로 인한 질병에서는 원뿔이 존재하지만 기능하지 않는다고 설명합니다. 이 질병에 걸린 동물은 태어날 때부터 낮맹인 상태이지만 처음에는 약간의 야간 시력을 가지지만 간상체(야간 시력을 허용하는 광수용체)는 수개월에 걸쳐 죽어 개는 1년 이내에 완전히 시력을 잃게 됩니다.

이전 연구에서는 망막전도검사와 시각적 행동 테스트를 통해 자극에 대한 반응을 측정했는데, 벨트란은 개 훈련에 몇 달은 아니더라도 몇 주가 필요할 수 있다고 말했습니다. Geoffrey Aguirre는 fMRI가 행동을 측정하는 것보다 빠르고 쉬우며 침습적이지 않기 때문에 이 연구에서 fMRI를 사용하는 것이 중요하다고 말했습니다. Taskin은 또한 시각 행동 테스트나 망막전도검사 모두 시각 피질에서 무슨 일이 일어나는지에 대한 확실성을 제공하지 않는다고 지적합니다.

이전 연구에서는 레버 선천성 흑내장증이라고 불리는 일종의 실명 장애에 대한 망막 유전자 치료가 개 시각 피질의 fMRI 반응 회복과 관련되어 있음을 보여 주었지만, 그 연구의 본질은 간상체와 원추체 반응 모두가 피질 활동에 기여할 수 있음을 의미했습니다 . 새로운 연구는 특히 원뿔을 자극함으로써 망막 질환에 대한 지식을 더욱 발전시켰습니다.

Huseyin O. Taskin은 페렐만 의과대학 신경학과의 전 연구 전문가였으며 현재 토론토 대학의 의학 박사 과정을 밟고 있습니다.

Jacqueline Wivel은 펜실베니아 대학교 수의과대학의 공인 수의사입니다.

Gustavo D. Aguirre는 Penn Vet의 임상과학 및 첨단의학과의 의학 유전학 및 안과 교수입니다.

William A. Beltran은 Corinne R. 및 Henry Bower 안과 교수이자 Penn Vet의 임상 과학 및 첨단 의학부 산하 실험 망막 치료 부문 책임자입니다.

Geoffrey K. Aguirre는 신경학 교수이자 Penn 신경과학 및 사회 센터의 부소장이며 Penn Medicine의 신경학과 신경과 레지던트 부소장입니다.

이 연구는 국립 안구 연구소(R24-EY029890, RO1-EY006855, RO1-EY017549 및 P30-EY001583 부여), Fighting Blindness Canada Vision 20/20, Foundation Fighting Blindness 및 저시력 연구 상(Foundation Fighting Blindness)의 지원을 받았습니다. 실명 예방 연구 / 라이온스클럽 25 국제재단.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/01/240126140618.htm