ECaBox: Przełomowe urządzenie, które może umożliwić przeszczepy oczu

Naukowcy opracowali rewolucyjne urządzenie perfuzyjne, które potrafi „ożywić” oczy dawców, potencjalnie pokonując największą przeszkodę w transplantacji oka. Poprzez symulowanie biologicznego przepływu krwi, technologia ta otwiera nowe horyzonty w dziedzinie zachowania siatkówki oraz badań medycznych.

Jak ECaBox naśladuje biologiczną żywotność

Opracowany przez Pię Cosmę i jej zespół w Centre for Genomic Regulation w Hiszpanii system „Eye-in-a-Care-Box” (ECaBox) działa poprzez dostarczanie płynu bogatego w tlen bezpośrednio przez tętnicę, która normalnie zaopatruje oko w krew. Urządzenie zostało zaprojektowane tak, aby działać jako kontrolowane mikrośrodowisko; oko spoczywa na specjalistycznym podłożu, z którego odprowadzane są nadmiary płynów, a cała jednostka jest szczelnie zamknięta, aby utrzymać precyzyjne poziomy temperatury i ciśnienia. Przezroczyste okienko pozwala badaczom na monitorowanie i obrazowanie oka w czasie rzeczywistym bez naruszania sterylnej szczelności.

Metoda ta rozwiązuje krytyczny problem w procesie przechowywania organów. W wstępnych testach przeprowadzonych na oczach świń – wybranych ze względu na ich anatomiczne podobieństwo do ludzkich – naukowcy odkryli, że standardowe metody chłodzenia zawodzą. Nawet w temperaturze 4°C (39°F), oczy zaczynały degenerować się i tracić strukturę komórkową w ciągu 24 godzin. W przeciwieństwie do nich, oczy utrzymywane dzięki perfuzji ECaBox pozostawały znacznie bardziej żywotne.

Przywracanie wrażliwości na światło i funkcji komórkowych

Jednym z najbardziej zdumiewających odkryć podczas fazy testów było przywrócenie reakcji sensorycznej. Podczas gdy nieleczone oczy świń tracą zdolność reagowania na światło niemal natychmiast po usunięciu z żywego organizmu, oczy poddane działaniu ECaBox odzyskały tę zdolność już po 15 minutach perfuzji. Niektóre leczone oczy zachowały tę funkcjonalność przez ponad 10 godzin.

Zespół pomyślnie przeszedł od modeli zwierzęcych do ludzi, testując urządzenie na 12 oczach pobranych od sześciu zmarłych dawców. W kontrolowanym badaniu, w którym jedno oko z każdej pary umieszczono w ECaBox, a drugie pozostawiono bez traktowania, oczy poddane perfuzji wykazały lepszą ochronę, szczególnie w zakresie integralności siatkówki.

Droga do udanego przeszczepu całego oka

Ostatecznym celem ECaBox jest wypełnienie luki między transplantacją chirurgiczną a rzeczywistym przywróceniem wzroku. Choć próbowano już przeszczepów całego oka – najbardziej znacząca miała miejsce w maju 2023 roku w NYU Langone, kiedy to mężczyzna przeszedł częściowy przeszczep twarzy i oka – biorca nie był w stanie widzieć nowym okiem. Głównym wyzwaniem pozostaje zachowanie delikatnych tkanek nerwowych i siatkówki, niezbędnych do przesyłania sygnałów wizualnych do mózgu.

Jeśli ECaBox będzie w stanie utrzymać te tkanki na wysokim poziomie żywotności, może to zmienić wykonalność takich operacji. Co więcej, urządzenie oferuje ogromną zaletę etyczną: stanowi platformę do badania metod leczenia i patologii oka na ludzkich tkankach dawców bez konieczności przeprowadzania eksperymentów na żywych zwierzętach.

Przyszłe kierunki rozwoju i skalowanie kliniczne

Zespół badawczy już myśli o kolejnej iteracji tej technologii. Aby zmaksymalizować okno możliwości dla przeszczepu, dążą do opracowania przenośnej wersji ECaBox do użytku w salach operacyjnych. Pozwoliłoby to na natychmiastową perfuzję oczu dawców w stanie „z bijącym sercem”, minimalizując degradację zachodzącą między momentem śmierci a momentem zabezpieczenia organu.

Kluczowe wnioski

• Perfuzja natleniona: ECaBox wykorzystuje płyn bogaty w tlen dostarczany przez tętnicę oczną, aby zapobiec kurczeniu się komórek i degeneracji strukturalnej.
• Przywrócenie zmysłów: W przeciwieństwie do tradycyjnych metod chłodzenia, perfuzja ECaBox może przywrócić wrażliwość oczu na światło w ciągu 15 minut od rozpoczęcia zabiegu.
• Potencjał kliniczny: Poza ułatwianiem przeszczepów całego oka, urządzenie stanowi alternatywę dla badań nad ludzką siatkówką o wysokiej wierności, która nie wymaga wykorzystania zwierząt.