Rilevatore di cataratta / Cataract detector
Rilevatore di cataratta / Cataract detector
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Un sistema compatto sviluppato per il programma spaziale può consentire la diagnosi precoce della cataratta, la principale causa di perdita della vista.
I ricercatori del National Eye Institute ( NEI ) statunitense, parte dei National Institutes of Health, e della National Aeronautics and Space Administration ( NASA ) hanno collaborato per sviluppare il sistema, che può essere utilizzato per condurre un test oculistico semplice e sicuro per misurare una proteina correlata alla formazione della cataratta.
Se si riescono ad individuare lievi cambiamenti nelle proteine prima che si sviluppi la cataratta, è possibile ridurre il rischio di cataratta apportando semplici modifiche allo stile di vita, come ridurre l'esposizione al sole, smettere di fumare, interrompere l'assunzione di determinati farmaci e tenere sotto controllo il diabete.
"Quando il cristallino dell'occhio appare opacizzato a causa della cataratta, è troppo tardi per invertire o trattare farmacologicamente questo processo", ha affermato il Dott. Manuel B Datiles, responsabile medico del NEI. "Questa tecnologia può rilevare i primi danni alle proteine del cristallino, innescando un allarme precoce per la formazione di cataratta e cecità".
Il nuovo sistema si basa su una tecnica chiamata diffusione dinamica della luce (DLS). Inizialmente è stato sviluppato per analizzare la crescita di cristalli proteici in un ambiente spaziale a gravità zero.
Il dott. Rafat R Ansari della NASA, scienziato senior presso il John H Glenn Research Center, ha portato all'attenzione dei ricercatori della vista del NEI le possibili applicazioni cliniche della tecnologia quando ha scoperto che la cataratta di suo padre era causata da alterazioni nelle proteine del cristallino.
Diverse proteine sono coinvolte nella formazione della cataratta, ma una, nota come alfa-cristallina, funge da molecola anticataratta dell'occhio. L'alfa-cristallina si lega ad altre proteine quando queste vengono danneggiate, impedendo loro di aggregarsi e formare la cataratta. Tuttavia, gli esseri umani nascono con una quantità fissa di alfa-cristallina, quindi se questa si esaurisce a causa dell'esposizione alle radiazioni, del fumo, del diabete o di altre cause, può svilupparsi la cataratta.
"Abbiamo dimostrato che questa tecnologia non invasiva può ora essere utilizzata per osservare i primi segnali di danno alle proteine dovuto allo stress ossidativo, un processo chiave coinvolto in molte condizioni mediche, tra cui la cataratta ed il diabete legati all'età, nonché malattie neurodegenerative come l'Alzheimer e il Parkinson", ha affermato il dott. Ansari della NASA.
Un recente studio clinico condotto da NEI e NASA ha esaminato 380 occhi di persone di età compresa tra sette e 86 anni, con un cristallino che variava da trasparente a gravemente opacizzato a causa della cataratta. I ricercatori hanno utilizzato il sistema DLS per proiettare una luce laser a bassa potenza attraverso il cristallino. In precedenza, avevano determinato la capacità di diffusione della luce dell'alfa-cristallina, che è stata poi utilizzata per rilevare e misurare la quantità di alfa-cristallina nel cristallino.
Hanno scoperto che, con l'aumentare dell'opacità, la concentrazione di alfa-cristallina nel cristallino diminuiva. Anche la quantità di alfa-cristallina diminuiva con l'aumentare dell'età dei partecipanti, anche quando il cristallino era ancora trasparente. Questi cambiamenti pre-cataratta correlati all'età rimarrebbero inosservati dagli strumenti di imaging attualmente disponibili.
La tecnica DLS aiuterà ora gli scienziati ad osservare i cambiamenti a lungo termine del cristallino dovuti ad invecchiamento, fumo, diabete, chirurgia LASIK, colliri per il trattamento del glaucoma e rimozione chirurgica del gel vitreo all'interno dell'occhio, una procedura nota per causare cataratta entro sei mesi-un anno. Potrebbe anche aiutare nella diagnosi precoce del morbo di Alzheimer, in cui una proteina anomala può essere rilevata nel cristallino. Inoltre, i ricercatori della NASA continueranno ad utilizzare il dispositivo per studiare l'impatto dei viaggi spaziali a lungo termine sul sistema visivo.
"Durante una missione triennale su Marte, gli astronauti saranno esposti ad una maggiore radiazione spaziale che può causare cataratta ed altri problemi", ha affermato il Dott. Ansari. "In assenza di contromisure adeguate, questo potrebbe rappresentare un rischio per la NASA. Questa tecnologia potrebbe aiutarci a comprendere il meccanismo di formazione della cataratta, così da poter lavorare allo sviluppo di contromisure efficaci per mitigare il rischio e prevenirlo negli astronauti".
ENGLISH
A compact system developed for the space programme can provide early detection of cataracts, the leading cause of vision loss.
Researchers from the US National Eye Institute (NEI), part of the National Institutes of Health, and the National Aeronautics and Space Administration (NASA) collaborated to develop the system, which can be used to conduct a simple, safe eye test for measuring a protein related to cataract formation.
If subtle protein changes can be detected before a cataract develops, people may be able to reduce their cataract risk by making simple lifestyle changes, such as decreasing sun exposure, quitting smoking, stopping certain medications and controlling diabetes.
'By the time the eye's lens appears cloudy from a cataract, it is too late to reverse or medically treat this process,' said Dr Manuel B Datiles, NEI's medical officer. 'This technology can detect the earliest damage to lens proteins, triggering an early warning for cataract formation and blindness.'
The new system is based on a technique called dynamic light scattering (DLS). It was initially developed to analyse the growth of protein crystals in a zero-gravity space environment.
NASA's Dr Rafat R Ansari, a senior scientist at the John H Glenn Research Center, brought the technology's possible clinical applications to the attention of NEI vision researchers when he learned that his father's cataracts were caused by changes in lens proteins.
Several proteins are involved in cataract formation, but one known as alpha-crystallin serves as the eye's own anti-cataract molecule. Alpha-crystallin binds to other proteins when they become damaged, thus preventing them from bunching together to form a cataract. However, humans are born with a fixed amount of alpha-crystallin, so if the supply becomes depleted due to radiation exposure, smoking, diabetes or other causes, a cataract can result.
'We have shown that this non-invasive technology can now be used to look at the early signs of protein damage due to oxidative stress, a key process involved in many medical conditions, including age-related cataract and diabetes, as well as neurodegenerative diseases such as Alzheimer's and Parkinson's,' said NASA's Dr Ansari.
A recent NEI-NASA clinical trial looked at 380 eyes of people aged seven to 86, who had lenses ranging from clear to severe cloudiness from a cataract. Researchers used the DLS system to shine a low-power laser light through the lenses. They had previously determined alpha-crystallin's light-scattering ability, which was then used to detect and measure the amount of alpha-crystallin in the lenses.
They found that as cloudiness increased, alpha-crystallin in the lenses decreased. Alpha-crystallin amounts also decreased as the participants' ages increased, even when the lenses were still transparent. These age-related, pre-cataract changes would remain undetected by currently available imaging tools.
The DLS technique will now assist scientists in looking at long-term lens changes due to ageing, smoking, diabetes, LASIK surgery, eye drops for treating glaucoma, and surgical removal of the vitreous gel within the eye, a procedure known to cause cataracts within six months to one year. It may also help in the early diagnosis of Alzheimer's disease, in which an abnormal protein may be found in the lens. In addition, NASA researchers will continue to use the device to look at the impact of long-term space travel on the visual system.
'During a three-year mission to Mars, astronauts will experience increased exposure to space radiation that can cause cataracts and other problems,' said Dr Ansari. 'In the absence of proper countermeasures, this may pose a risk for NASA. This technology could help us understand the mechanism for cataract formation so we can work to develop effective countermeasures to mitigate the risk and prevent it in astronauts.
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