Un dispositivo oftalmologico sviluppato da un laboratorio dell’EPFL mira a diagnosticare alcune malattie degenerative dell’occhio ben prima della comparsa dei primi sintomi. I primi test clinici con il prototipo dimostrano che può ottenere immagini sufficientemente precise in 5 secondi.
Sebbene la ricerca stia progredendo rapidamente verso trattamenti in grado di arrestare o limitare la progressione delle malattie degenerative dell’occhio che possono portare alla cecità, non esiste un dispositivo in grado di diagnosticarle in modo affidabile prima della comparsa dei primi sintomi. Queste alterazioni dei fotorecettori, di cui la più nota è la degenerazione maculare senile, hanno in comune il fatto di essere generate dal deterioramento di uno strato cellulare situato dietro i fotorecettori: l’epitelio pigmentato retinico. Il dispositivo sviluppato dal Laboratory of Applied Photonic Devices dell’EPFL permette di osservare questo strato le cui cellule si modificano prima che compaiano i primi sintomi. Per la prima volta, i ricercatori sono riusciti a ottenere immagini in vivo che consentono di distinguere le cellule. La diagnosi precoce consentirà di individuare queste malattie anche prima della comparsa di sintomi irreversibili. I risultati del primo studio clinico sono riportati in Ophthalmology Science .
Osservare il cambiamento delle cellule dietro i fotorecettori
L’analisi morfologica delle cellule EPF è essenziale per la diagnosi precoce delle malattie degenerative della retina, ma anche per il monitoraggio dei nuovi trattamenti
Degenerazione maculare legata all’età (AMD), retinite pigmentosa, retinopatia diabetica: molte delle malattie che colpiscono la vista sono legate a danni all’epitelio pigmentato retinico (RPE). Questo strato di cellule che si trova tra i fotorecettori e la coroide (un sottile strato di tessuto contenente i vasi che alimentano la retina) svolge una serie di funzioni essenziali per la visione, fungendo da back office per il benessere dei coni e dei bastoncelli. Studi al microscopio in vitro condotti da diversi gruppi di ricerca hanno identificato le caratteristiche di queste cellule e i cambiamenti morfologici che si verificano con l’invecchiamento, nonché quelli specificamente legati all’insorgenza e alla progressione di malattie retiniche come l’AMD e la retinite pigmentosa. Tuttavia, ad oggi, non esiste uno strumento di imaging semplice e affidabile in grado di osservare questo strato RPE in un paziente, né per la diagnosi precoce né per il monitoraggio dei pazienti con malattie retiniche.
Il segreto è nelle travi oblique
Vari tentativi di sviluppare un dispositivo di imaging per la diagnosi clinica dell’epitelio pigmentato sono falliti a causa della risoluzione insufficiente, del rischio per la sicurezza del paziente o del tempo di esposizione eccessivo. I ricercatori dell’EPFL hanno sviluppato una telecamera retinica che combina l’illuminazione di due fasci obliqui, diretti verso la parte bianca dell’occhio, con un sistema di ottica adattiva che permette di correggere le distorsioni delle onde luminose per ottenere un’immagine chiara. Questa tecnologia, chiamata imaging ottico transclerale, utilizza fasci di raggi infrarossi - come già avviene nei dispositivi per l’osservazione della retina - ma "l’illuminazione obliqua, attraverso la parte bianca dell’occhio, evita ilTuttavia, "l’illuminazione obliqua, attraverso la parte bianca dell’occhio, evita l’elevata intensità luminosa causata dall’alta riflettività dei fotorecettori conici al centro dell’occhio quando la retina è illuminata attraverso la pupilla", spiega Christophe Moser, direttore del Laboratory for Applied Photonic Devices. Le onde luminose che emergono attraverso la pupilla vengono poi raccolte dalla fotocamera. Per il team di ricerca è stato un po’ un momento Eureka quando ha ottenuto la prima immagine chiara, poiché nessuno prima di loro era stato in grado di osservare questa parte del corpo umano con una telecamera adatta all’ambiente clinico.
Primo studio clinico su circa 30 persone
Con l’aiuto dello spin-off EarlySight, dello stesso laboratorio della Facoltà STI, è stato progettato un prototipo per uso clinico. Un tempo di acquisizione inferiore a 5 secondi, una velocità essenziale per l’uso diagnostico, è sufficiente per registrare 100 immagini grezze. Questi vengono poi elaborati da algoritmi per essere allineati e mediati in modo da mostrare un’unica immagine di buona qualità sullo schermo. Sull’interfaccia, l’utente può vedere cinque pulsanti corrispondenti ad aree predefinite che gli permettono di selezionare l’immagine di cui ha bisogno. L’utente può anche fare clic su un punto qualsiasi del diagramma del fundus per selezionare liberamente un’area da imitare.
Questo prototipo, chiamato Cellularis, è stato sviluppato nell’ambito del progetto europeo EIT Health ASSESS, in collaborazione con l’équipe di ricerca dell’INSERM (Istituto nazionale francese per la salute e la ricerca medica) di Francine Behar-Cohen a Parigi e con il centro di indagini cliniche dell’ospedale oculistico Jules Gonin di Losanna. Lì, la telecamera è stata valutata in uno studio clinico guidato da Irmela Mantel, medico assistente presso l’Unità di Retina dell’Ospedale Jules-Gonin, per testare la sua capacità di visualizzare le cellule RPE negli occhi di 29 volontari sani. Ogni volta sono state ottenute immagini sufficientemente precise, che hanno permesso di quantificare con precisione le caratteristiche morfologiche delle cellule RPE dei partecipanti e di creare un database che fornisce informazioni cruciali per la ricerca medica. "La morfologia di queste cellule vitali della retina è un indicatore chiave della loro salute. Il rilevamento preciso delle cellule RPE e la loro analisi morfologica sono essenziali per la diagnosi precoce delle malattie degenerative della retina, ma anche per il monitoraggio di nuovi trattamenti", sottolinea Laura Kowalczuk, medico dell’Ospedale Jules Gonin, collaboratrice scientifica dell’EPFL e prima autrice dell’articolo.
