(Disturbi degenerativi dell’occhio-Immagine:Cellularis, il prototipo del dispositivo per rilevare le malattie oftalmiche degenerative. Credito: LAPD).
I ricercatori di un laboratorio dell’EPFL hanno sviluppato un dispositivo oftalmologico che può essere utilizzato per diagnosticare alcuni disturbi degenerativi dell’occhio molto prima della comparsa dei primi sintomi. Nei primi studi clinici, il prototipo ha dimostrato di produrre immagini con un grado di precisione sufficiente in soli cinque secondi.
La ricerca sui trattamenti per fermare o limitare la progressione dei disturbi degenerativi dell’occhio che possono portare alla cecità sta procedendo rapidamente. Ma, al momento, non esiste un dispositivo in grado di diagnosticare in modo affidabile queste condizioni prima che compaiano i primi sintomi. Questi disturbi, il più noto dei quali è la degenerazione maculare legata all’età (AMD), comportano modifiche ai fotorecettori dell’occhio. E hanno tutti la stessa causa principale: il deterioramento dell’epitelio pigmentario retinico (RPE), uno strato di cellule che si trova dietro i fotorecettori.
Il dispositivo sviluppato presso il Laboratory of Applied Photonics Devices (LAPD) dell’EPFL osserva i cambiamenti nell’RPE prima dell’insorgenza dei sintomi, fornendo ai ricercatori le prime immagini in vivo in cui è possibile differenziare le cellule. Grazie a questa capacità di diagnosi precoce, i medici saranno in grado di diagnosticare questi disturbi prima che si manifestino sintomi irreversibili.
I risultati del primo studio clinico sono stati pubblicati sulla rivista Ophthalmology Science.
Osservare i cambiamenti nelle cellule dietro i fotorecettori
Oltre a causare l’AMD, il deterioramento dell’RPE è alla base di una serie di altri disturbi oculari, tra cui la retinite pigmentosa e la retinopatia diabetica. Situato tra i fotorecettori e la coroide (un sottile strato di tessuto contenente i vasi che portano il sangue alla retina), l’RPE svolge un ruolo importante nel mantenimento della funzione visiva e nel preservare la salute dei bastoncelli e dei coni dell’occhio.
Diversi gruppi di ricerca hanno studiato queste cellule al microscopio, in vitro, per determinarne le proprietà e per osservare i cambiamenti morfologici che si verificano con l’invecchiamento, ma anche con l’insorgenza e la progressione di disturbi della retina come l’AMD e la retinite pigmentosa. Finora, tuttavia, non esisteva un metodo semplice e affidabile per osservare l’RPE in un paziente vivo, in vivo, per la diagnosi precoce e il monitoraggio continuo di queste condizioni.
I raggi di luce obliqui sono la chiave
Sono stati fatti vari tentativi per progettare un dispositivo che consenta ai medici di esaminare l’RPE. Ma ciascuno ha finora fallito per motivi di risoluzione inadeguata, problemi di sicurezza del paziente o tempi di esposizione eccessivamente lunghi. Il team dell’EPFL ha sviluppato una telecamera retinica che presenta due raggi obliqui, puntati sul bianco dell’occhio, accoppiati con un sistema ottico adattivo che corregge le distorsioni nelle onde luminose per produrre un’immagine nitida. Questa tecnologia, denominata Transscleral Optical Imaging, è simile ai sistemi di imaging retinico esistenti nell’uso dei fasci di luce infrarossa.
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Ma, secondo Christophe Moser, che dirige il LAPD presso la School of Engineering, ha una differenza fondamentale: “I fasci si concentrano obliquamente attraverso il bianco dell’occhio, il che aggira il problema dell’eccesso di luce causato dalle cellule fotorecettrici a cono altamente riflettenti”. Le onde luminose vengono quindi catturate dalla fotocamera mentre escono dall’occhio attraverso la pupilla. Il team ha avuto una sorta di eureka quando ha visto la prima immagine nitida sullo schermo, poiché era la prima volta che qualcuno osservava questa parte del corpo umano utilizzando una fotocamera per immagini clinicamente compatibile.
Un primo studio clinico che ha coinvolto 29 partecipanti
I ricercatori hanno sviluppato un prototipo clinico in collaborazione con EarlySight, uno spin-off dello stesso laboratorio EPFL. Con un tempo di esposizione inferiore a cinque secondi, un vantaggio chiave in termini di velocità per un potenziale uso diagnostico, la fotocamera è in grado di acquisire 100 immagini raw. Gli algoritmi quindi allineano e aggregano il filmato grezzo per produrre un’unica immagine di alta qualità sullo schermo. L’interfaccia dispone di cinque pulsanti, ciascuno corrispondente a un’area predefinita dell’occhio, che consentono di selezionare l’immagine desiderata. Gli utenti possono anche fare clic in un punto qualsiasi del diagramma della parte posteriore dell’occhio per selezionare l’area precisa che desiderano visualizzare.
Il prototipo del dispositivo, noto come Cellularis, è stato sviluppato nell’ambito del progetto EIT Health ASSESS dell’Unione Europea, in collaborazione con il team di ricerca di Francine Behar-Cohen presso l’Istituto nazionale francese di ricerca medica e sanitaria (INSERM) a Parigi e con la ricerca clinica centro presso l’ospedale oculistico Jules-Gonin di Losanna. La fotocamera è stata quindi valutata in uno studio clinico, guidato da Irmela Mantel, medico associato presso l’Unità medica del Jules-Gonin Eye Hospital, progettato per valutare la capacità del dispositivo di produrre immagini RPE nitide in 29 volontari sani. In ogni caso, le immagini generate dalla fotocamera erano sufficientemente precise da quantificare le caratteristiche morfologiche delle cellule RPE dei partecipanti. Le immagini sono stati archiviati in un database per un futuro contributo alla ricerca medica .
“La morfologia di queste cellule, che svolgono un ruolo essenziale nella funzione retinica, è un forte indicatore della loro salute”, afferma Laura Kowalczuk, scienziata dell’EPFL e del Jules-Gonin Eye Hospital e autrice principale del documento. “La capacità di rilevare con precisione le cellule RPE e osservare i cambiamenti morfologici che si verificano in esse è vitale per la diagnosi precoce dei disturbi degenerativi della retina e per monitorare l’efficacia di nuovi trattamenti”.
