Autor: aprzybylo-jozefowicz@ichf.edu.pl

Interdyscyplinarny zespół światowej klasy naukowców z Międzynarodowego Centrum Badań Oka (ICTER) działającego przy Instytucie Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) w Warszawie pracuje nad technologiami, które rewolucjonizują diagnostykę i leczenie najtrudniejszych chorób wzroku. Dnia 10 maja 2023 r. dziennikarze mogli zapoznać się z osiągnięciami centrum i porozmawiać z badaczami. Gościem honorowym wydarzenia była ambasador Zjednoczonego Królestwa Wielkiej Brytanii i Irlandii Północnej w Polsce Anna Clunes.

Międzynarodowe Centrum Badań Oka (ICTER) powstało dzięki Funduszom Europejskim z Programu Inteligentny Rozwój (POIR) przyznanym przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej (FNP) w ramach programu Międzynarodowe Agendy Badawcze (MAB). Badania prowadzone w MAB-ach mają interdyscyplinarny charakter a ich wyniki w przyszłości pozwolą na opracowanie nowych technologii, które będą służyć społeczeństwu.

– ICTER jest jedną z 14 Międzynarodowych Agend Badawczych. To jedyny taki program w Polsce, który umożliwia tworzenie nowych jednostek badawczych kierowanych przez wybitnych naukowców – wyjaśnia wiceprezes FNP dr Tomasz Perkowski, dodając: – Celem programu Międzynarodowe Agendy Badawcze jest wzmacnianie jakości nauki w Polsce, rozwój współpracy międzynarodowej i przyciąganie talentów, wspieranie tworzenia innowacyjnych rozwiązań, konkurencyjnych w danej dziedzinie w skali międzynarodowej.

Badacze w centrum pracują nad przełomowymi technologiami obrazowania procesów zachodzących w oku oraz ułatwiającymi zabiegi ratujące lub odtwarzające wzrok. Badania mają interdyscyplinarny charakter i dotyczą obszarów takich jak: biologia, chemia, fizyka czy informatyka. W ICTER jedną trzecią kadry naukowej stanowią obcokrajowcy. – Przez wieki leczenie ślepoty było traktowane w kategoriach cudu. Teraz pojawiają się możliwości leczenia nawet osób, które od urodzenia były niewidome. To pokazuje, jak daleko możemy pójść w leczeniu chorób wzroku – twierdzi prof. Maciej Wojtkowski, dyrektor ICTER – IChF PAN.

Część z opracowanych w ICTER technologii jest na etapie wdrażania. Jedną z nich jest innowacyjna metoda pozwalająca na obrazowanie siatkówki za pomocą tzw. fluorescencji ze wzbudzeniem dwufotonowym. Pozwala ona w najmniejszej, chemicznej skali sprawdzać, czy komórki odpowiedzialne za proces widzenia działają prawidłowo. Kolejną metodą jest optoretinografia, umożliwiająca precyzyjne mierzenie reakcji obecnych w siatkówce fotoreceptorów na światło. Obie techniki mogą służyć do diagnozowania schorzeń narządu wzroku, ale umożliwiają też analizowanie czy wdrożone terapie odnoszą zakładane skutki. W przypadku optoretinografii technika wymaga niewyobrażalnej dotąd precyzji – urządzenia pomiarowe muszą wykrywać wydłużanie się światłoczułych komórek oka o 1 nanometr, mimo poruszania się całego organu.

ICTER współpracuje z czołowymi ośrodkami badań oka na świecie, w tym z University College London – partnerem strategicznym centrum,  a także londyńskim szpitalem Moorfields Eye Hospital oraz Uniwersytetem Kalifornijskim w Irvine. – Międzynarodowa współpraca naukowa jest kluczowa dla rozwoju nauki i innowacji, a także dla rozwiązywania globalnych wyzwań w zakresie zdrowia, klimatu czy bezpieczeństwa. Współpraca naukowa ponad podziałami umożliwia poszerzenie wiedzy o dodatkowe elementy, wymianę doświadczeń i kompetencji, dostęp do infrastruktury badawczej i transfer technologii – mówi Anna Clunes, Ambasador Zjednoczonego Królestwa Wielkiej Brytanii i Irlandii Północnej w Polsce, dodając: – Wielka Brytania jest aktywnym partnerem Polski w dziedzinie badań naukowych. Cieszę się, że ośrodki brytyjskie i ICTER utrzymują bliską współpracę w zakresie badań nad okiem i jego chorobami. Jest to ważny obszar dla poprawy jakości życia milionów ludzi na świecie. Mam nadzieję, że ta współpraca będzie się rozwijać i przynosić korzyści wszystkim krajom.

Wsparcie Fundacji na rzecz Nauki Polskiej w realizacji programu Międzynarodowe Agendy Badawcze to nie tylko szansa na rozwój rodzimej nauki – w perspektywie oznacza to wzrost innowacyjności polskiej gospodarki. Technologie dziś opracowywane i testowane w MAB-ach, za kilka lat mogą mieć wydatny wpływ na różne gałęzie naszej gospodarki, a to przełoży się na konkretne korzyści dla społeczeństwa. W przypadku ICTER nowe urządzenia posłużą do testowania innowacyjnych terapii m.in. dla pacjentów z retinopatią cukrzycową, która jest pierwszą przyczyną utraty wzroku u osób w wieku produkcyjnym, lub ze zwyrodnieniem plamki związanym z wiekiem (AMD), czyli najczęstszą przyczyną utraty wzroku u osób po 50-tce w krajach rozwiniętych.

***

Fundacja na rzecz Nauki Polskiej istnieje od 1991 r. i jest niezależną, samofinansującą się instytucją pozarządową typu non-profit, która realizuje misję wspierania nauki. Jest największym w Polsce pozabudżetowym źródłem finansowania nauki. Do statutowych celów FNP należą: wspieranie wybitnych naukowców i zespołów badawczych i działanie na rzecz transferu osiągnięć naukowych do praktyki gospodarczej. Fundacja realizuje je poprzez przyznawanie indywidualnych nagród i stypendiów dla naukowców, przyznawanie subwencji na wdrażanie osiągnięć naukowych do praktyki gospodarczej, inne formy wspierania ważnych przedsięwzięć służących nauce (jak np.: programy wydawnicze, konferencje). Fundacja angażuje się także we wspieranie międzynarodowej współpracy naukowej oraz zwiększanie samodzielności naukowej młodego pokolenia uczonych.

***

Zdjęcia z wydarzenia: Nel Gwiazdowska

Oprawa PR-owa konferencji prasowej: agencja Pełka i Partnerzy

***

Kontakt prasowy:

Dominika Wojtysiak-Łańska, Fundacja na rzecz Nauki Polskiej: tel. 698 931 944, wojtysiak@fnp.org.pl

Dział Komunikacji i PR w ICTER: Anna Przybyło-Józefowicz, aprzybylo-jozefowicz@ichf.edu.pl

Dr n. med. Anna Ambroziak jest specjalistką chorób oczu, adiunktem na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego i członkiem Polskiego Towarzystwa Okulistycznego (PTO) i Stowarzyszenia Chirurgów Okulistów Polskich (SCOP). Dr n. med. A. M. Ambroziak jest przedstawicielką Polski w Europejskim Stowarzyszeniu Kontaktologicznym Lekarzy Okulistów (ECLSO) oraz wykładowcą na Europejskich Studiach Optyki Okularowej i Optometrii. Jest również redaktorką stanowiska Polskiej Grupy Ekspertów Akademii Powierzchni Oka.

Dr n. med. Anna M. Ambroziak posiada 27 letnie doświadczenie zawodowe, na swoim koncie ma ponad 200 publikacji. Propaguje ideę współpracy interdyscyplinarnej i wyznaje filozofię holistycznego podejścia do pacjenta. Pod jej kierownictwem Centrum Okulistyczne Świat Oka zdobyło nagrodę Ambasadora Zdrowia za wiedzę, doświadczenie i poprawę jakości życia pacjentów. 

Na podstawie badań klinicznych przeprowadzonych przez dr n. med. A. M. Ambroziak została zarejestrowana przez Amerykańską Agencję FDA soczewka terapeutyczna z lotrafilconu A. Laureatka głównej nagrody ECLSO “Kersley Lecture” oraz nagrody naukowej Rektora WUM.

Prezentujemy wywiad z dr n. med. Anną Marią Ambroziak zrealizowany przez grupę Optyki Fizycznej i Biofotoniki

W ciągu ostatnich lat zauważa się rozwój współpracy okulistyki i optometrii w Polsce. ICTER zrzesza specjalistów z dziedzin optyki, optometrii, inżynierii, fizyki, biochemii, matematyki, aby tworzyć konkretne narzędzia i rozwiązania, które mogą przełożyć się na poprawę jakości opieki nad pacjentem. Jak, Pani zdaniem, współpraca osób związanych z nauką o widzeniu zmienia się w Polsce na przełomie ostatnich dekad? 

Na początek zatem trochę moich osobistych wspomnień, które nakreślą swoisty rys historii optometrii w Polsce. Czyli słów parę o tym jak w kraju nad Wisłą Optometria stała się fundamentem Okulistyki.

W roku ’98 jako członek Zarządu Sekcji Soczewek Kontaktowych Polskiego Towarzystwa Okulistycznego organizuję spotkanie, a kilka miesięcy później sympozjum kontaktologiczne. To nieco ponad rok po tym, gdy pierwszy rocznik absolwentów podyplomowej optometrii na Uniwersytecie Medycznym Im. K. Marcinkowskiego ukończył studia. Kolejne lata to kolejne konferencje. Wśród zaproszonych na sympozjum gości byli: optometryści, sławy światowej kontaktologii – m.in. Brian Holden, Lyndon Jones, Philip Morgan, Keith Edwards, Dwight Akerman, Brian Tompkins, Eric Papas oraz ja – młoda okulistka gotowa zmieniać świat. Od początku mojej pracy zawodowej zaangażowałam się w kształcenie i rozwój optometrystów. Od 2011 roku pracuję na Uniwersytecie Warszawskim, ponad 10 lat pełniłam funkcję zastępcy redaktora naczelnego czasopisma medycznego Kontaktologia i Optyka Okulistyczna. Brałam czynny udział w takich wydarzeniach jak np. wprowadzenie na polski rynek pierwszej na świecie soczewki silikonowo-hydrożelowej. Moja miłość do kontaktologii wybuchła nagle i przerodziła się w dojrzały, spełniony związek. Badania naukowe nad wpływem przedłużonego noszenia soczewek kontaktowych na powierzchnię oka stały się tematem mojej rozprawy doktorskiej obronionej z wyróżnieniem na WUM. Na podstawie badań klinicznych prowadzonych przeze mnie została zarejestrowana przez Amerykańską Agencję FDA soczewka terapeutyczna z lotrafilconu A.  Parafrazując klasyka warto było spojrzeć na taką mapę świata, która zawiera utopię. Dla mnie nie istniał dylemat, problem czy podział. Zarazem im więcej wiem, tym więcej zadaję pytań i tym radośniej dzielę się wiedzą. W tym naturalnym środowisku szeroko pojętej ochrony wzroku powinniśmy współpracować dla dobra nas i naszych pacjentów. Tu nie ma miejsca na podziały, jesteśmy jednym zgodnym, integralnym tworem i naturalnie współpracujemy ze sobą.  Dla mądrego naukowca drugi człowiek jest pretekstem do rozwoju i współpracy, a jeśli także rywalizacji to tylko pozytywnej i konstruktywnej. Lata pracy i tworzenia tego idealnego świata pozwoliły na wychowanie nowych pokoleń specjalistów, te nowe pokolenia pracują ze sobą i uczą się od siebie. Centrum Okulistyczne Świat Oka to placówka naukowo-badawcza z nowoczesnym zapleczem szkoleniowym, gdzie pod opieką specjalistów uczą się i pracują studenci optometrii i studenci medycyny, przeprowadzane są badania kliniczne leków i technologii oraz powstają prace i publikacje, w tym liczne dotyczące schematów postępowania oraz współpracy okulistyczno-optometrycznej. Zdecydowanie polecam ten model. Przed nami wiele do zrobienia, pamiętajmy jednak, iż zmienianie świata zawsze należy zaczynać od siebie. Wspieram rozwój Optometrii w Polsce od początku, pracuję jako adiunkt na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. W akademickim środowisku warszawskim jako pierwszy okulista zaczęłam nauczać nowe pokolenia optometrystów – nauczanie młodych pokoleń na należytym poziomie powinno być celem nadrzędnym dla specjalistów ochrony wzroku. Realizuję rzeczywistość, w której na jednej płaszczyźnie współpracuje Okulista i Dyplomowany Optometrysta. Współpraca ta jest nie możliwa bez obecności ludzi nauki z dziedziny optyki, fizyki czy matematyki, biologii i chemii. Edukacja i Nauka są przyszłością nie tylko dla tego kraju, ale dla całego świata.

Jakie są najbardziej uciążliwe ograniczenia diagnostyczne i potrzeby nowoczesnego centrum okulistycznego? Gdyby Pani Doktor mogła „wyczarować” sprzęt marzeń, to co by diagnozował (lub jaką inną funkcję pełnił) i w jaki sposób?

Nasze łzy są ogromnym, nadal nieśmiało eksplorowanym, bogactwem wiedzy o naszych organizmach otwierającym przed nami nie tylko nasz genomics i to jest jeden z kierunków, o których marzę.

Nasze mózgi są królestwem, gdzie percepcja wydarza się i stwarza rzeczywistość a my potrafimy ją rozszerzyć wykorzystując sztuczną inteligencję i to kolejny istotny drogowskaz dla naukowczyń czarodziejek i naukowców czarodziei. 

Potęga teraźniejszości pokazuje zarazem ogromne potrzeby w zakresie kontroli progresji i rozwoju krótkowzroczności. Wiemy coraz więcej o skuteczności dostępnych rozwiązań i stawiamy na politerapie. Wiemy coraz więcej o nowych konstrukcjach optycznych soczewek okularowych i kontaktowych, o wieloletnich wynikach o partych na metaanalizach użytkowania i oceny klinicznej tych produktów. Zdecydowanie głośno mówimy o potrzebie pomiarów długości osiowej gałki ocznej, o konieczności kontroli i leczenia pre-miopii i o wpływie szerokości źrenicy na kontrolę rozwoju i progresji krótkowzroczności. Potęga teraźniejszości to również potęga kreacji, więc śledzimy co wnosi do praktyki w nauka. Dla przykładu: Przeszczepy embrionalnych ludzkich komórek macierzystych do nabłonka barwnikowego siatkówki (RPE) to teraźniejszość, która wydarza się na naszych oczach – obecnie w przypadkach zwyrodnienia plamki związanego z wiekiem, ale wkrótce również w makulopatii krótkowzrocznej. Cząsteczka M1 promuje regenerację aksonów komórek zwojowych siatkówki co oznacza potencjał przywrócenia aktywności neuronów docelowych a tym samym przywrócenie funkcji wzrokowych w przypadku zarówno makulopatii jak i neuropatii.

Czy sądzi Pani, że zapotrzebowanie na urządzenia i techniki do diagnostyki układu wzrokowego będzie w najbliższym czasie rosnąć? Dlaczego?

Wzrok jest najważniejszym zmysłem, podlega jednak szeregowi procesów inwolucyjnych oraz wpływowi czynników egzo- i endogennych. Wzrost zmiennej jaką jest długość życia sprawił, iż liczby szacunkowe w epidemiologii jednoznacznie wskazują na nadciągającą skalę wyzwania. Powracając do przykładu krótkowzroczności wiemy, że niebawem połowa ogólnej populacji świata będzie krótkowzroczna a tym samym wzrośnie liczba powikłań związanych z miopią, w tym najpoważniejszej i najgroźniejszej makulopatii w przebiegu krótkowzroczności, która nie wyklucza koincydencji zmian związanych z wiekiem. Profilaktyka oparta na nowoczesnej, powtarzalnej, minimalnie inwazyjnej i wysocespecyficznej diagnostyce to podstawa okulistyki. Poza pandemią miopii, często Ci sami pacjenci z powodu nadwagi i otyłości zasilają coraz liczniejszą grupę pacjentów obarczonych cukrzycą. W tej grupie wzrost liczby makulopatii jest również krytycznym wyzwaniem.

Teleporady już dzisiaj eksploatują analizy algorytmów i danych. Badania diagnostyczne i schematy terapeutyczne stają się bardziej precyzyjne, wykorzystywane są nowe nieznane dotychczas rozwiązania i materiały. Technologie wykorzystujące wirtualną rzeczywistość to już fundament naszej praktyki w terapii widzenia.

Sztuczna inteligencja w codziennej pracy specjalisty ochrony wzroku to już nie tylko monitorowanie zmian na dnie oka i znane nam programy do badań przesiewowych szczególnie zaawansowanych w profilaktyce zmian cukrzycowych. Pandemia przyniosła nam nowe wyzwania, nowe cele i nowe doświadczenia.

Czy są choroby oczu, których patogenezy jeszcze nie rozumiemy? Czy to są choroby, które często występują – dotykają wielu osób?

Jak już wspominałam czas SARS-COV-2 to przyspieszenie rozwoju wdrażania innowacji technologicznych i sztucznej inteligencji w medycynie. Dla nas ten czas to również skrzyżowanie pandemii krótkowzroczności, zespołu oka cukrzycowego i cyfrowego zmęczenia wzroku, przed nami liczne wyzwania.

Fundamentem Nauki i Człowieczeństwa jest rozwój i stawianie otwartych odpowiedzi.

Patogeneza większości schorzeń okulistycznych oparta jest na czynnikach ryzyka genetycznych i środowiskowych, przy czym przesunięcie znaczenia genotypu versus ekspresja fenotypowa pod wpływem przyczyn zewnętrznych i wewnętrznych danej jednostki zdecydowanie przesunęła się.

Jeżeli posłużymy się przykładem inteligencji, to jak powiadają moi „genetyczni mistrzowie” prof. Ewa Bartnik i prof. Wojciech Dragan, kiedy analizujemy całą populację (od noworodka do osoby najstarszej) poziom odziedziczalności inteligencji wynosi 50%, a różnice we wpływie genów na inteligencję zależą od aktywności środowiska.

Wariancje genetyczne i wariancje środowiskowe modyfikują nam nieustannie koktajle patogenetyczne. Jeśli analizujemy podłoże niemodyfikowalne i modyfikowalne to ostatnie dekady i lata, poza pozytywnymi aspektami jakimi jest np. wydłużenie naszego życia, a pamiętajmy, iż wiek jest podstawowym czynnikiem ryzyka chorób wszelakich, to takie czynniki ryzyka jak zmiana klimatu, zanieczyszczenie środowiska, zmiana warunków edukacji i pracy, modyfikacje żywności, powszechne spożywanie nadmiaru kalorii, szczególnie w postaci wysoko przetworzonych, dosładzanych produktów to obecnie krytyczne wyzwania zdrowotne, również dla narządu wzroku.

Psychika a szczególnie psychosomatyka mają również coraz szersze znaczenie.

Percepcja wzrokowa to kolejny poznawany i oswajany obszar.

W świecie sztucznej inteligencji brakuje nam nadal integralnego spojrzenia i aktualnie wszystkie technologie absolutnie wymagają rozumu i pokory oraz wiedzy człowieka. Już niebawem zabiegi chirurgii refrakcyjnej soczewki i rogówki będą zmierzały w kierunku modyfikacji rogówki i wszczepienia swoistych soczewek, które będą dostosowywały swoje właściwości optyczne do naszych wymagań wzrokowych, zmiennego oświetlenia, różnego kontrastu i dynamicznych odległości pracy wzrokowej. Mamy ogromny przywilej, że na naszych oczach odbył się tak ogromny skok technologiczny. Edukacja, dzięki nowym narzędziom a szczególnie wykorzystaniu świata metaverse, będzie również zdecydowanie przyjaźniejsza.

Przesunęliśmy granice wieku senioralnego i wiek 40-65 nazywamy dojrzałością a o starości coraz częściej mówimy dopiero po 80 r. ż.

Dojrzewamy, rozwijamy się, starzejemy, podlegamy zmianom inwolucyjnym i wielorakim czynnikom od dnia naszych narodzin a nawet już przez całe nasze życie płodowe. Dotyczy to wszystkich struktur oka, ale szczególnie istotnie siatkówki i soczewki, z którą to związane są procesy określane mianem starczowzroczności. Pamiętajmy, że to nie choroba, ale wiele schorzeń może przyśpieszać i intensyfikować ten proces.

Soczewka oka ludzkiego jest wewnątrzgałkową strukturą, której głównymi zadaniami są aktywny udział w akomodacji, załamywanie światła oraz utrzymywanie przejrzystości. Prawidłowa soczewka, poza życiem płodowym, pozbawiona jest naczyń krwionośnych oraz nerwów i jest całkowicie przezierna. Soczewka oka jest wyjątkową strukturą, a jej wzrost spowodowany jest dodawaniem nowych komórek wewnątrz otaczającej ją torebki. Nowe włókna ulegają zagęszczeniu i łączą się z tymi wcześniej wytworzonymi. Starsze komórki nie są wyrzucane ani usuwane, lecz umieszczane w jej centrum. Jest to konieczne do utrzymania metabolicznej żywotności kory zewnętrznej (a tym samym całego narządu) oraz do wytworzenia właściwości refrakcyjnych niezbędnych do ogniskowania obrazów na siatkówce i zmniejszenia aberracji sferycznej. Z wiekiem przynosi to jednak niepożądane skutki, w tym rozwój i postęp prezbiobii.

Starczowzroczność to nie wada refrakcji, to swoista niedyspozycja widzenia do bliży objawiająca się >40 r.ż. wynikająca z szeroko pojętych procesów inwolucyjnych. Spowodowana jest fizjologicznymi zmianami anatomicznymi i funkcjonalnymi zachodzącymi w soczewce wewnątrzgałkowej, a szczególnie jej torebce oraz czynnościowymi w aparacie więzadełkowym, skutkującymi zmniejszającą się amplitudą akomodacji, czyli obniżoną/ niewystarczającą zdolnością wyostrzania obrazu bliskich obiektów. Co ciekawe siła i praca mięśnia rzęskowego nie ulegają zaburzeniu, tym samym pełen skurcz i rozkurcz tego mięśnia indukuje adekwatne zmiany napięcia systemu więzadełkowego, a dopiero te siły spotykają się ze zmienioną podatnością torebki soczewki i samej soczewki na odpowiedź na dany bodziec akomodacyjny. Taki stan wymaga dodatku, czyli korekcji optycznej do bliży. Nie należy zwlekać z jej zaleceniem, gdyż odwlekanie może skutkować wywołaniem objawów astenopii oraz zaburzeniami widzenia obuocznego do bliży w przyszłości.

Podarujmy naszemu narządowi wzroku najlepszą możliwą korekcję, korzystajmy ze wszystkich możliwych rozwiązań. Nasz mózg lubi dostawać zadania, lubi się uczyć i jeśli go odpowiednio karmimy to przez długie lata pomoże nam wykorzystywać coraz to nowsze precyzyjniejsze, wyższej rozdzielczości metody korekcji, pod warunkiem, że zadbamy by plastyka naszego mózgu była zachowana.

Czy możemy się ustrzec przed zwyrodnieniem siatkówki związanym z wiekiem? Co możemy zrobić w tym kierunku i czy zdaniem Pani Doktor taka wiedza jest ogólnie dostępna?

Podstawa okulistyki to profilaktyka i makulopatia związana z wiekiem jest tego klasycznym przykładem. Jeśli mamy dodatni wywiad rodzinny oraz inne poza wiekiem czynniki ryzyka takie jak między innymi: nikotynizm, miażdżyca, zaburzenia gospodarki węglowodanowo-lipidowej to nie zwlekajmy z badaniami przesiewowymi i wykonujemy je systematycznie. Zwyrodnienie plamki związane z wiekiem (age-related macular degeneration; AMD) to najczęstsza przyczyna tzw. ślepoty praktycznej w krajach rozwiniętych, która występuje najczęściej u osób po 50 roku życia. Uważa się, że częstość występowania AMD będzie się zwiększać w wyniku globalnego starzenia się populacji. AMD jest chorobą degeneracyjną, niszczącą siatkówkę w miejscu najistotniejszym dla procesu widzenia – plamce żółtej, najczęściej poprzez zanik nabłonka barwnikowego, choriokapilarów i fotoreceptorów oraz rozwój patologicznej neowaskularyzacji. Szczegółowo opisane mechanizmy patogenetyczne choroby stanowią pośrednio element odpowiedzialny za jej wczesną i prawidłową diagnostykę. Znajomość procesów zachodzących w starzejących się tkankach oraz złożone procesy wywołane czynnikami zewnętrznymi jak i uwarunkowaniami genetycznymi, pozwalają specjalistom różnicować powstające zmiany zwyrodnieniowe i klasyfikować je do poszczególnych etapów rozwoju choroby. Szereg czynników ryzyka, które dzielą się na modyfikowalne i niemodyfikowalne podlega analizie zarówno w celu oceny ryzyka wystąpienia schorzenia, jak i jego późniejszej progresji. Wciąż prowadzone badania dotyczące tych czynników skupiają uwagę specjalistów na możliwościach ich zastosowania w profilaktyce i terapii. Wywiad prowadzony w oparciu o te czynniki ryzyka pozwala uzyskać istotne informacje dotyczące ogólnego stanu zdrowia pacjenta oraz predyspozycji rozwinięcia się makulopatii. W diagnostyce AMD nie istnieje jeden sztywny schemat postępowania, ponieważ choroba ta nie jest jednorodna i charakteryzuje się bardzo szerokim spektrum objawów. Wśród opisanych metod diagnostycznych przeważają badania obrazowe, które można podzielić na inwazyjne – zaawansowane badania naczyniowe wykonywane przez okulistów, oraz badania nieinwazyjne – obrazujące zmiany zwyrodnieniowe, wykonywane przez oba zespoły specjalistów. Wczesne rozpoznanie zwyrodnienia plamki związanego z wiekiem stwarza możliwość zachowania prawidłowych funkcji wzrokowych pacjenta. Progresja nieleczonej choroby sprzyja powstawaniu objawów, których skutki są bezpowrotne.

AMD to przykład jednostki chorobowej w której spojrzenie holistyczne na cały organizm ma krytyczne znaczenie. Pacjent powinien zatem wziąć pełną odpowiedzialność za swoje zdrowie i zadbać o właściwą dietę oraz aktywność fizyczną i nie odkładać specjalisty na później. Edukacji brakuje w każdym wymiarze naszego dobrostanu fizycznego, psychicznego i społecznego.

Jedną z najpopularniejszych na świecie obrazowych technik diagnostycznych jest tomografia optyczna OCT. Najnowsze badania prowadzone w Międzynarodowym Centrum Badań Oka (ICTER) pod pieczą profesora Macieja Wojtkowskiego pozwoliły na rozwój ulepszonej metody zwanej przestrzenno-czasową tomografią optyczną (STOC-T) pozwalającej na obrazowanie siatkówki z zachowaną dużą rozdzielczością na dowolnych głębokościach w przekroju czołowym. Zastosowanie STOC-T do obrazowania siatkówki umożliwia rekonstrukcję morfologii czopków w ludzkim oku. Z Pani punktu widzenia, dlaczego obrazowanie siatkówki jest ważne? Dla jakich chorób kluczowe byłoby obrazowanie morfologii czopków? 

OCT jest szeroko wykorzystywaną technologią w okulistyce i umożliwia obrazowanie wszystkich struktur gałki ocznej, zarówno przedniego, jak i tylnego odcinka, ale największy dorobek badawczo-naukowy posiada w obrazowaniu siatkówki w obszarze centralnym, czyli plamkowym.

Obrazowanie morfologii czopków otwiera nam swoiste wrota do wieczności umożliwiając monitorowanie anatomiczne i czynnościowe fotoreceptorów odbierających bodźce wzrokowe a tym samym informuje pierwszych zmianach prowadzących do powstania i na długo wyprzedzających powstanie makulopatii. Dostarcza nam tym samym szeregu zmiennych służącej monitorowaniu i modyfikowaniu procesów percepcyjnych w tym szczególnie obiecujące perspektywy dotyczą detekcji zmian o charakterze demencji a tym samym precyzyjnej ocenie funkcji poznawczych i wykonawczych.

Kluczem do przyszłości jest wychwycenie stanu, w którym zmiany fizjologiczne jakie zachodzą w procesie starzenia się tkanek oka przekształcają się w patologie.

W przypadku diagnostyki chorób siatkówki istotne są nie tylko zmiany strukturalne, ale również funkcjonalne. Do grupy metod funkcjonalnych należy precyzyjny wariant badania pola widzenia – mikroperymetria. W ICTER rozwijana jest nowatorska metoda: mikroperymetria dwufotonowa, która wykorzystuje efekt widzenia dwufotonowego zachodzący przy oświetleniu siatkówki femtosekundowym impulsem laserowym z zakresu podczerwieni. Z fizyki wynika, że im dłuższa fala światła, tym słabiej się rozprasza w ośrodku. W związku z tym czy Pani zdaniem zastosowanie podczerwieni do funkcjonalnego badania wzroku może rozszerzyć stosowalność mikroperymetrii?

Absolutnie tak.

Zarówno w zakresie badań przesiewowych w grupach ryzyka i szeroko pojętej profilaktyki chorób plamki oraz standardach postępowania w krótkowzroczności i zaburzeniach glikemii/cukrzycy.

Kompleksowe działania diagnostyczne wykonywane przez okulistów i optometrystów są podstawą ich codziennej praktyki. Uzupełniające się badania wykonywane przez oba zespoły stanowią podstawę właściwego i wczesnego rozpoznania wielu chorób narządu wzroku i wdrożenia skutecznego leczenia. W diagnostyce chorób siatkówki zakres badań jest bardzo szeroki i obejmuje zarówno metody inwazyjne, jak i coraz chętniej wykonywane badania nieinwazyjne, które poszerzają standardy badań okulistyczno-optometrycznych.

Nasze badania pokazują, że mikroperymetria dwufotonowa charakteryzuje się lepszą powtarzalnością niż tradycyjna mikroperymetria. Czy Pani zdaniem to może mieć istotne znaczenie dla diagnostyki chorób oka albo śledzenia ich postępów?  Jeżeli tak, to w przypadku jakich chorób przede wszystkim?

Absolutnie tak.

Precyzyjna ocena progresji zmian w czasie oraz wysoka czułość i specyficzność parametrów perymetrii centralnej to największe wyzwanie aktualnej diagnostyki.

Każda z szerokiego spektrum jednostek w rodzinie makulopatii wymaga powtarzalności danych, ale zdecydowanie należy w tej grupie wyróżnić makulopatię w przebiegu krótkowzroczności.

Wróćmy do metod obrazowania pozostając przy efektach dwufotonowych: rozwijamy również dwufotonowy wariant fluorescencyjnej skaningowej oftalmoskopii laserowej. Standardowy oftalmoskop fluorescencyjny (SLO) wykorzystuje wiązkę z zakresu widzialnego, o długości fali zwykle ok. 480 nm (niebieską). Ta długość fali pozwala wzbudzić fluorescencję złogów lipofuscyn w nabłonku barwnikowym, ale nie pigmentów zaangażowanych w przemiany w cyklu wzrokowym, np. estrów retinylu. Są one wzbudzane krótszymi długościami fal, pochłanianymi w rogówce, więc niemożliwe jest ich wykrycie takim standardowym SLO. Dwufotonowy wariant tego urządzenia, który tworzymy w ICTER, pozwala obejść to ograniczenie. Czy sądzi Pani, że to może być interesujące narzędzie dla okulistów? 

Absolutnie tak po raz trzeci. Efekt dwufotonowy, podobnie jak w perymetrii zmienia totalnie perspektywę i podnosi poziom wiarygodności przeprowadzanych, badań co ma szczególne uzasadnienie w połączeniu z technologią SLO, gdyż umożliwia wykrywanie zmian na poziomie komórkowym w okresie poprzedzającym powstanie zmian funkcjonalnych, jakimi są zmiany perymetryczne.

Jakie są dostępne sposoby badania stożka rogówki? Jakie są ich ograniczenia? 

Po pierwsze: genetyka wkroczyła do diagnostyki.

Po drugie: obrazowanie daje nam nowej generacji narzędzia o coraz wyższej rozdzielczości i precyzji.

Stożek rogówki (Keratoconus, KC) to schorzenie obustronne, aczkolwiek asymetryczne, które polega na postępującym ścieńczeniu oraz uwypukleniu rogówki, prowadząc tym samym do powstawania nieregularnego astygmatyzmu. Stożek rogówki zwykle rozwija się w drugiej bądź trzeciej dekadzie życia. Schorzenie dotyczy wszystkich grup etnicznych i obu płci. Powszechność występowania oraz wskaźniki zapadalności na stożek rogówki mogą różnić się w zależności od położenia geograficznego oraz wieku występowania.

Około 73% (16 z 22) ludzkich chromosomów autosomalnych jest związanych ze stożkiem rogówki, a 59% z nich można uznać za wykazujące powiązania statystycznie istotne (8 z 63). Badania sugerują, że może to być choroba poligeniczna, co oznacza, że do rozwoju stożka rogówki wymagane są dwa lub więcej dotkniętych genów.

Stożek rogówki jest chorobą wieloczynnikową i że wiele czynników genetycznych wraz z innymi czynnikami zewnętrznymi wpływa na ekspresję fenotypową i jego rozwój.

A co wiemy z polskich badań, które prowadziłam prze wiele lat?  Czyli co wiemy o białku wiązanym z KC.

Białko ALDH3A1 jest ważne w utrzymaniu fizjologii rogówki i ochronie oka przed uszkodzeniem przez promieniowanie UV. Jednak żadne z badań asocjacyjnych całego genomu nie wykazało, że locus ALDH3A1 jest związany ze stożkiem rogówki. W niniejszym badaniu zbadaliśmy potencjalną rolę wariantów ALDH3A1 jako czynników ryzyka wystąpienia i nasilenia stożka rogówki w dużej grupie polskich pacjentów ze stożkiem rogówki. W pierwszym etapie przeanalizowaliśmy sekwencję regionu kodującego ALDH3A1 w podgrupie stożka rogówki. Następnie genotypowaliśmy trzy wybrane warianty ALDH3A1 w większej grupie pacjentów z KC (n=261) i zdrowych (n=317). Stwierdziliśmy, że mniejszy allel A rs1042183 jest czynnikiem ryzyka wystąpienia stożka rogówki w modelu dominującym Genotypy wariantu rs2228100 wydają się być związane z wcześniejszym wiekiem rozpoznania KC w populacji polskiej (p=0,055 dla porównania trzech genotypów i p=0,022 dla dominującego modelu dziedziczenia). Wykazaliśmy, że wariant rs1042183 w genie ALDH3A1 jest związany z predyspozycją do stożka rogówki w polskiej populacji. Częstość alleli wariantów ALDH3A1 związanych z KC różni się w różnych populacjach, co może być częściowo odpowiedzialne za różnicę w częstości występowania KC na całym świecie.

Wczesne badania, podczas których diagnozowano stożek rogówki, opierały się głównie na symptomach zauważalnych podczas skiaskopii, niestandardowych pomiarach keratometrii oraz subiektywnej ocenie objawów klinicznych. Kolejny parametr diagnostyczny to pachymetria, czyli ocena grubości rogówki. Używamy różnych technologii i pomiary opieramy na swoistych mapach.

Do czasu rozwoju techniki i pojawienia się możliwości diagnozowania stożka rogówki za pomocą topografii oraz optycznej koherencyjnej tomografii wysokiej rozdzielczości, informacji o krzywiźnie rogówki dostarczała keratometria.

Zarówno pachymetria, jak i keratometria jest istotnym elementem badania przeprowadzanego przez okulistę lub optometrystę. Uzyskane podczas badania autorefraktometrem pomiary, powinny być punktem wyjścia kompleksowej diagnostyki.

Optyczna koherencyjna tomografia to bezkontaktowa i nieinwazyjna metoda odbioru oraz następnie przetwarzania sygnału optycznego. Do obrazowania struktur przedniego odcinka oka wysokiej rozdzielczości stosuje się diody superluminescencyjne, które są źródłem niskoenergetycznego światła podczerwonego. Jest to urządzenie typu Swept Source (SS-OCT), które wykorzystuje źródło światła o dużej długości fali, o długości fali centralnej wynoszącej 1310 nm i ma prędkość 30 000 skanów osiowych na sekundę. Wykorzystanie światła o dużej długości fali, zmniejsza niepożądane rozproszenie, a to skutkuje większą zdolnością światła do penetracji struktur nieprzezroczystych tj. przez twardówkę bądź nieprzezierną rogówkę.

Aparat dokonując jakościowej analizy zebranych danych, formuje różne typy map tomograficznych i topograficznych przedniej powierzchni oka, urządzenie generuje raport szanujący procentowy wskaźnik podobieństwa rogówki badanego pacjenta do typowego modelu oka stożkowego (ESI – Ectasia Screening Interpreted). Przednia krzywizna rogówki oraz astygmatyzm przedni i tylny są istotnie podwyższone u osoby zdiagnozowanej w kierunku stożka rogówki, parametry te nie są szczególnie przydatne w różnicowaniu subklinicznego stożka rogówki od oczu zdrowych.

Kryteria nabłonkowe to obecnie aktualny trend diagnostyczny.

W codziennej praktyce podkreśla się nadal użyteczność pomiarów tylnej części rogówki, ponieważ zmiany w tylnej powierzchni rogówki mogą być jednym z pierwszych klinicznie wykrywalnych objawów stożka rogówki. Pomiarów tych nie można było dotychczas uzyskać od tradycyjnych topografów opartych na odbiciu, są one mierzone za pomocą obrazowania Scheimpfluga i optycznej tomografii koherencyjnej przedniego odcinka (AS OCT). Dzięki zestawieniu porównawczemu map topografii wykonanych na przestrzeni miesięcy i lat, generowana jest krzywa tendencji rozwoju tego schorzenia np. raport analizy trendu stożka (Trend Analysis), który jest kluczowym elementem oceny progresji zahamowania stożka rogówki. Ograniczeniem, a tym samym wyzwaniem diagnostycznym jest wykrywanie przepadków przedklinicznych (pre-KC).

Jakie kierunki będą się rozwijać w perspektywie najbliższych 10 lat? Jakie największe wyzwania stoją przed naukowcami z dziedziny optyki, optometrii, okulistyki oraz kadrą lekarską specjalizującą się w diagnostyce i leczeniu schorzeń narządu wzroku?

Nowe rozwiązania optyczne i wykorzystanie sztucznej i rozszerzonej inteligencji to jeden z nurtów, równolegle coraz więcej wiemy o naszym mózgu i przekraczamy granice zdolności neuroregeneracji. Nadal jednak najczęstszą przyczyną obniżenia ostrości wzroku są nieskorygowane niemiarowości. Narząd wzroku pozwala na odbieranie bodźców z otaczającego świata. Wzrokowe włókna czuciowe mają największą reprezentację mózgową wśród naszych zmysłów, przekazywana dzięki nim informacja wymaga jednak bardzo precyzyjnego receptora. U ponad połowy dorosłych Europejczyków stwierdza się wady refrakcji (krótkowzroczność≤-0,50, nadwzroczność ≥+0,75, astygmatyzm ≥0,75). Każdy po 40 r. ż., niezależnie od rodzaju i poziomu niemiarowości potrzebuje addycji w bliży, czyli korekcji starczowzroczności. Nadal pomimo tak nowoczesnych narzędzi bardzo często wada wzroku nie jest korygowana lub jest korygowana jedynie częściowo. Według szacunkowych danych, co najmniej co druga osoba dorosła powinna stosować okulary lub soczewki kontaktowe lub inną formę korekcji, tak jednak nie jest. Fakt ten ma silne implikacje ekonomiczne, zarówno w aspekcie indywidualnym, jak i społecznym i jest potencjalną przyczyną spadku produktywności i jakości życia. Wskazuje na istotne różnice w ocenie większości funkcji – od ogólnej jakości widzenia aż po zdrowie psychiczne.

Większość z nas uważa, iż podstawowym objawem nieskorygowanej wady wzroku jest nieostre widzenie. Widzimy mózgiem. Mózg wybiera ostre obrazy, a oko dzięki zdolności akomodacji może wyostrzać obraz dostarczany impulsem. Tłumaczy to w niektórych przypadkach zdolność czytania mimo braku odpowiedniej korekcji.

Pacjent z nieskorygowaną wadą wzroku podświadomie wykorzystuje możliwość zminimalizowania dolegliwości związanych z nieostrym obrazem siatkówkowym i mruży oczy. Zawężenie szpary powiekowej powoduje ograniczenie dostępu promieni przebiegających pozaosiowo przez układ optyczny oka. Promienie świetlne, które dostają się do receptorów w siatkówce przy przymkniętych powiekach, biegną przyosiowo i w dużo mniejszym stopniu wpływają na rozmycie obrazu niż promienie pozaosiowe. Mrużąc oczy, osoba obarczona wadą refrakcji sprawia, że widziany przez nią obraz jest wyraźniejszy, ale nadal narażona jest na typowe objawy astenopii, czyli reakcji układu wzrokowego na wzmożony wysiłek wzrokowy wywołany nieskorygowaną wadą refrakcji, najczęściej nadwzrocznością i astygmatyzmem. Innymi przyczynami astenopii mogą być forie, czyli niezezowe zaburzenia widzenia obuocznego, zaburzenia konwergencji lub akomodacji.

W układzie wzrokowym człowieka funkcjonuje wiele mechanizmów niwelujących dolegliwości spowodowane wadami wzroku lub zaburzeniami układu wzrokowego, m.in. wergencja fuzyjna czy akomodacja. Mechanizmy te mogą ulec osłabieniu podczas choroby, w stresie czy w wyniku intensywnej pracy wzrokowej na bliskich odległościach.

Dolegliwości związane z nieskorygowaną lub niedokorygowaną wadą wzroku nie mają zazwyczaj charakteru nagłego i długo nie powodują oznak ocznych. Ich występowanie jest często odczytywane w kategoriach zaburzeń somatycznych objawiających się np. ogólnym zmęczeniem, rozdrażnieniem, zawrotami czy bólami głowy. Rozmawiajmy o tym z naszymi pacjentami. Odpowiednia optymalizacja obrazów siatkówkowych i mózgowych poszerza drzwi percepcji a tym samym przyszłe możliwości korekcji wewnątrzgałkowej i neuroadaptacji do nowoczesnych rozwiązań optycznych.

Dbajmy o psychikę i pomagajmy mózgowi doskonalić zmysły.

Moim marzeniem jest edukacja, edukacja nas specjalistów, edukacja naszych pacjentów, edukacja ich rodzin, edukacja urzędników i decydentów. Moim marzeniem jest, aby pacjenci mogli korzystać i mieli świadomość potrzeby profilaktyki. Wiem, że to brzmi jak utopia dla realistów, ale taka jest moja teraźniejszość i chcę się nią dzielić. To my kreujemy rzeczywistość! Jeśli zaczniemy od małych kroków, od małych rzeczy, od przykładów, od siebie i swojego podwórka i będziemy realizować ten idealny świat. Tak jak w Świecie Oka pokazaliśmy przestrzeń do wspólnej pracy specjalistów ochrony wzroku. Tylko tak zmienimy naszą rzeczywistość. Po pierwsze środowisko! Nasz zanieczyszczony świat to punkt wyjścia do autoagresji, a choroby z tego spektrum to nie tylko okulistyka i powierzchnia oka. Nasze skażone powietrze, woda i gleba oraz brak światła naturalnego dla naszych młodych ludzi, naszych dzieci i młodzieży to otyłość i nadwaga, to krótkowzroczność. Choroby te już teraz dotyczą połowy populacji młodych ludzi a ich liczba drastycznie wzrasta. Psychosomatyka to obecnie około 70-80% chorób, autoagresja podobnie. Liczba osób wymagających korekcji wad wzroku i terapii widzenia jest podobna a korzysta z niej tak niewielu, zdecydowanie mniej niż połowa. Większość rodziców (ponad 80 %) uważa, i to po naszej stronie tkwi błąd edukacyjny, że dzieci wymagają kontroli wzroku dopiero, gdy zaczną chodzić do szkoły. Wielu nadal nie rozumie, że podstawą jest pełne badanie Optometryczne i Okulistyczne i nie mówimy tu o żadnych wyjątkowych wysokich standardach. Co najmniej dwie godziny w naturalnym świetle i zmiany żywienia to podstawa holistycznego prowadzenia naszych pacjentów w każdym wieku. Cyfrowe zmęczenie wzroku wraz z zaburzeniami powierzchni oka, zaburzeniami konwergencji, akomodacji, z wadami wzroku. w tym pseudo-krótkowzrocznością wymagają po prostu uważności, świadomości tu i teraz, i chęci. Tu nie potrzebne są wyjątkowe rozwiązania i finanse. Naszym marzeniem na teraźniejszość jest abyśmy się badali i korygowali swoje niemiarowości. Będziemy wówczas mogli pozwolić odpocząć naszym zmęczonym i rozdrażnionym umysłom. Następny krok to nowoczesna diagnostyka i terapia schorzeń okulistycznych.

Programy badań przesiewowych narządu wzroku potrzebne są nadal zarówno w krajach rozwijających się jak i u nas w centrum Europy, gdzie profilaktyka w okulistyce wciąż nie wydarza się realnie.

———————————————————————————————————————————————————–

Opracowanie pytań: dr Marta Mikuła-Zdańkowska i mgr Oliwia Kaczkoś.

Edycja i nadzór merytoryczny: starszy badacz dr inż. Katarzyna Komar.

Wkład dodatkowy: mgr Anna Salamończyk.

GRUPA OPTYKI FIZYCZNEJ I BIOFOTONIKI POD KIEROWNICTWEM PROF. DR HAB. MACIEJA WOJTKOWSKIEGO, ICTER.

Naukowiec opowiada o prowadzonych w ICTER badaniach w zakresie genomiki pojedynczej komórki, algorytmach uczenia maszynowego i technologii sekwencjonowania pojedynczych komórek.

Wywiad z liderem Grupy Genomiki Obliczeniowej, doktorem Marcin Tabaka, zrealizowała agencja Pro Science agency dla SAS (blog Data Science robię).

Zapraszamy do lektury wywiadu: Data science pomaga szukać skuteczniejszych terapii antynowotworowych (datasciencerobie.pl).