Oko to jedyne "okno" w przyrodzie, które otwiera się na dwa różne sposoby i prowadzi do zupełnie innych krain. Z jednej strony pozwala nam oglądać świat zewnętrzny, a z drugiej umożliwia zajrzenie wewnątrz - w głąb naszego organizmu i dostrzeżenie symptomów rozwijającej się choroby. Niestety, u ponad 280 milionów osób na świecie organ ten nie działa prawidłowo. Starzenie, zanieczyszczenia powietrza, nieodpowiednia higiena, urazy czy uwarunkowania genetyczne sprawiają, że nasze okno na świat stopniowo się zamyka.

- Ludzkie oko jest niezwykłym narządem, który swoją złożonością jest nieporównywalny do czegokolwiek na Ziemi i prawdopodobnie we Wszechświecie. Ale jest to tak wrażliwy organ, że prędzej czy później każdy z nas doświadczy jakichś problemów z nim - prof. dr hab. Maciej Wojtkowski, dyrektor Międzynarodowego Centrum Badań Oka (ICTER).

Postęp medycyny sprawił, że z zaburzeniami wzroku, takimi jak zaćma czy jaskra, radzimy sobie całkiem nieźle, ale w przypadku wielu chorób naczyniowych wciąż jesteśmy bezbronni. Zwyrodnienie plamki żółtej (AMD), retinopatia cukrzycowa czy niedrożność naczyń krwionośnych siatkówki dla pacjentów wciąż oznaczają wyrok. Pojawiło się światełko w tunelu, które niosą naukowcy z ICTER.

Precyzyjne narzędzie dla okulistów

Jednym z najbardziej podstawowych i najdokładniejszych badań wykorzystywanych w diagnostyce chorób oczu jest tomografia optyczna OCT. Pozwala ona szczegółowo obejrzeć poszczególne struktury oczu, ale w przypadku jej wykorzystania znacznie trudniejsze jest wczesne dostrzeżenie subtelnych zmian chorobowych.

Zespół naukowców z ICTER postanowił to zmienić, wprowadzając nową metodę obrazowania pochodną do OCT. Tak powstała jeszcze lepsza czasowo-częstotliwościowa tomografia optyczna (Spatio-Temporal Optical Coherence Tomography, STOC-T), która tłumi szumy i pozwala na uzyskiwanie dokładnych obrazów, a tym samym diagnozowanie zmian na wczesnym etapie rozwoju choroby. Jednym z kierunków zastosowania technologii STOC-T jest Optoretinografia (ORG).

Rozwiązanie opracowane przez ICTER jest fundamentalne dla samego rozumienia diagnostyki chorób wzroku. Zamiast skanować oko spójnym światłem (jak ma to miejsce w OCT), używane jest kilkaset różnych wzorców laserowych do oświetlenia siatkówki w ciągu nanosekund, a reakcje na wygenerowane tak światło nagrywa superszybka kamera.

W ten sposób, dzięki komputerowej analizie gigantycznych zbiorów danych, lekarze otrzymują dokładniejsze i bardziej zaawansowane informacje o stanie oka. Ta metoda pozwala znacznie lepiej zobaczyć obrazy z siatkówki i naczyniówki na wprost próbki (do tej pory nie było to możliwe).

- Prowadzę badania mające na celu znalezienie metod leczenia ślepoty. Funkcja oka jest dla mnie ważniejsza niż struktura. Jest ku temu jeden powód - często w przebiegu choroby obserwujemy najpierw zmiany funkcji poprzedzające zmiany struktury. Zatem bardzo czułe pomiary funkcji są dla nas niezwykle ważne w monitorowaniu i wykrywaniu zmian patologicznych w tkankach - mówi prof. Olaf Strauss, biologii eksperymentalny na Uniwersytecie Charite w Berline.

Przełom w diagnozowaniu chorób oczu

Technologia ta sprawi, że lekarze w gabinetach okulistycznych będą w stanie diagnozować choroby znacznie szybciej i skuteczniej niż dzisiaj. Co najważniejsze, samo badanie z udziałem pacjenta będzie trwało zaledwie jedną setną sekundy (obecne badanie OCT trwa kilka-kilkanaście minut). Ultraszybka kamera, która rejestruje 100 tysięcy klatek na sekundę, przesyła gigantyczne zbiory danych do komputera i pozwala zaobserwować reakcję receptorów na światło.

Przygotowane przez ICTER oprogramowanie przetwarza te dane i tworzy obraz, który możemy porównać do obrazu, jaki dostarcza nam mikroskop. ICTER bada obecnie, które ruchy receptorów występują w przypadku konkretnych chorób. Dzięki temu procesy zachodzące w siatkówce oka umożliwią szybkie i bardziej precyzyjne diagnozy wielu chorób, a także monitorowanie stanu po terapii.

- Szacuje się, że w ok. 90% przypadków wczesna diagnostyka tych schorzeń ograniczyłaby ich negatywne skutki. Dzięki zastosowaniu metody badawczej STOC-T damy możliwość przeprowadzenia in-vivo badań nad terapiami farmakologicznymi dostarczając niezbędnych informacji na temat jakości i skuteczności proponowanych terapii chorób oczu - mówi prof. Maciej Wojtkowski, dyrektor ICTER.

Dzięki zastosowaniu technologii STOC-T istnieje możliwość wykreowania rynku badań klinicznych nad najnowocześniejszymi terapiami oka, w tym terapiami genowymi. Co więcej, sprzęt diagnostyczny STOC-T jest niewielki i przenośny, a gdy zostanie skomercjalizowany, będzie mógł znaleźć się w każdym gabinecie okulistycznym.

Czym jest ICTER?

Międzynarodowe Centrum Badań Oka (ICTER) to ośrodek badawczo-rozwojowy stworzony w celu opracowywania najnowocześniejszych technologii wspomagających diagnostykę i leczenie chorób oczu, umożliwiających szybsze wdrażanie nowych terapii. Jest to podjednostka Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk w Warszawie, gdzie 5 grup badawczych zajmuje się tą samą tematyką z różnych perspektyw, stale wymieniając się pomysłami i wynikami, co pozwala na osiągnięcie wysokiego poziomu synergii i interdyscyplinarności prowadzonych badań.

Nadrzędnym celem naukowym ICTER jest dogłębne zbadanie dynamiki i plastyczności ludzkiego oka, co przełoży się na opracowanie nowych terapii i narzędzi diagnostycznych. ICTER współpracuje z najbardziej prestiżowymi ośrodkami okulistycznymi w Europie i Ameryce Północnej, Instytutem Okulistyki na University College London oraz Instytutem Oka Gavina Herberta na Uniwersytecie Kalifornijskim w Irvine. Założycielem ICTER jest prof. dr hab. Maciej Wojtkowski, laureat programu Międzynarodowe Agendy Badawcze (MAB) realizowanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej.

Projekt Międzynarodowe Centrum Badań Oka (MAB/2019/12) realizowany jest w ramach programu Międzynarodowe Agendy Badawcze Fundacji na rzecz Nauki Polskiej współfinansowanego ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego.