The Role of Electrostimulation in Treating Blindness
Prosjekt
- Prosjektnummer
- 2016047
- Ansvarlig person
- Tor Paaske Utheim
- Institusjon
- Oslo universitetssykehus HF
- Prosjektkategori
- Doktorgradsstipend
- Helsekategori
- Eye
- Forskningsaktivitet
- 5. Treatment Developement
Rapporter
Flere studier viser at elektrostimulering (ES) av netthinnen har nervebeskyttende og synsbevarende effekt i en rekke øyesykdommer. Vårt fokus i dette PhD-prosjeket er å optimalisere innstillingene for terapeutisk bruk samt å forstå mekanismen bak synsbedringen.
I 2004 fikk en gruppe pasienter med den arvelige netthinnesykdommen retinitis pigmentosa implantert en ensidig micro-brikke inn i øyet som gav ifra seg litt strøm. Målet var å vurdere sikkerheten og behandlingspotensialet av denne brikken. Forfatteren påviste ikke bare bedre syn, men det ble også registrert synsfeltbedring i områder langt fra brikken, hvilket gjorde at forskerne kom på sporet av at ES kan ha en generell neurobeskyttende egenskap. Resultatet vakte stor internasjonal oppmerksomhet. ES brukes hovedsakelig på to måter: invasiv og ikke-invasiv. Det er påvist positiv effekt av ES hos pasienter med en rekke sykdommer som rammer netthinnen (f eks: retinitis pigmentosa, synsnerveskade og aldersrelatert makuladegenerasjon). Nøyaktig mekanisme av behandlingen er fortsatt uklar. Det er rapportert at ES gir økt blod til netthinnen. ES gir også en økning av flere faktorer i øyet som er viktig for vekst av cellene. Samtidig er det også påvist nedregulering av faktorer som ikke er gunstig for vekst. Fra våre tidligere forsøk på mus med retinal degenerasjon kunne vi vise til forbedret retinal funksjon etter gjennomgått ES. Målet for prosjektet er som følger:
Prosjektets plan:
1) Observere hvordan elektrisitet kan forbedre retinas funksjon og om ES kan indusere retinal regenerasjon i mus med arvelige degenerative sykdommer som retinitis pigmentossa. Stimulering skjer gjennom en elektrode som plasseres over øyelokket som gir ifra seg et svakt elektrisk stimuli og er en skånsom, ikke-invasiv prosedyre.
2). Vi ønsker å bringe kunnskap om ES kan forsterkere proliferasjonen av Müller Cellene, en spesialisert type gliacelle som spiller en viktig rolle for netthinnens struktur og funksjon. Vårt fokus er å finne best mulig ES-forhold for proliferasjon av celler ved å optimalisere frekvens, strøm (uA), varighet og bølgeform. Vi ønsker samtidig også å finne optimale ES-forhold for differensiering av Müller celler ved å optimalisere de elektriske stimuli. Forskergruppen har som mål å forstå mekanismen bak det nevrogene potensialet til Müller-cellene og vil undersøke forandringer i genuttrykk med optimale ES-forhold.
3) Vi ønsker å avklare om optimal ES-forhold kan gi forbedret retinal funksjon og samtidig gi bedre syn i mus med arvelig degenerative sykdommer ved å gi elektrisk stimui direkte på hornhinnens overflate, en ikke-invasiv prosedyre. Vi ønsker også å kunne måle mengden strøm som faktisk kommer til retina, samt undersøke om elektrisitet kan endre det genetiske landskapet.
Oppdatering/resulter
Prosjekt 1: Prosjektet er fullført og har resultert i en artikkel i IOVS (in press) som er et ledende øyetidsskrift. Det er også offisielle tidsskriftet for verdens største øyekonferanse (ARVO). Tittelen på arbeidet er: "Noninvasive electrical stimulation improves retinal function and induces neural regeneration in mice with inherited photoreceptor degeneration."
Prosjekt 2:
Prosjektet er ferdig og manuskriptet er submitert til tidsskriftet Cells. Tittelen på manuskriptet er "Electrical stimulation induces retinal Müller cell proliferation and their progenitor cell potential."
Prosjekt 3:
Prosjektet er ferdig og manuskriptet er under siste interne revisjon før det submiteres om 2-4 uker: Tittel på manuskriptet er "Trans corneal electrostimulation improves vision function in mice suffering of inherited photoreceptor degradation."
Elektrisitet forbedre og bevare synet til mus som lider av en genetisk photoreseptorsykdom forenelig med retinitis pigmentosa i mennesker. Resultatet av denne tildelingen har styrket rasjonalet for bruk av ES innen oftalmologi og gir et godt utgangspunkt for produksjon av elektrostimuleringsenheter for fremtidig behandling av noen former for blindhet. Disse instrumentene er kostnadseffektive og kan produseres uten store kostnader
Jeg har hat et forskningopphold i USA ved Schepense eye research institute ved Harvard medical school fra 2017 til Januar 2019. mitt livs beste opplevelse hvor vi har sammarbeidet tett med Universitet og hat enorm lærings utbytte.
Flere studier viser at elektrostimulering (ES) av netthinnen har nervebeskyttende og synsbevarende effekt i en rekke øyesykdommer. Vårt fokus i dette PhD-prosjeket er å optimalisere innstillingene for terapeutisk bruk samt å forstå mekanismen bak synsbedringen.I 2004 fikk en gruppe pasienter med den arvelige netthinnesykdommen retinitis pigmentosa implantert en ensidig micro-brikke inn i øyet som gav ifra seg litt strøm. Målet var å vurdere sikkerheten og behandlingspotensialet av denne brikken. Forfatteren påviste ikke bare bedre syn, men det ble også registrert synsfeltbedring i områder langt fra brikken, hvilket gjorde at forskerne kom på sporet av at ES kan ha en generell neurobeskyttende egenskap. Resultatet vakte stor internasjonal oppmerksomhet. ES brukes hovedsakelig på to måter: invasiv og ikke-invasiv. Det er påvist positiv effekt av ES hos pasienter med en rekke sykdommer som rammer netthinnen (f eks: retinitis pigmentosa, synsnerveskade og aldersrelatert makuladegenerasjon). Nøyaktig mekanisme av behandlingen er fortsatt uklar. Det er rapportert at ES gir økt blod til netthinnen. ES gir også en økning av flere faktorer i øyet som er viktig for vekst av cellene. Samtidig er det også påvist nedregulering av faktorer som ikke er gunstig for vekst. Fra våre tidligere forsøk på mus med retinal degenerasjon kunne vi vise til forbedret retinal funksjon etter gjennomgått ES. Målet for prosjektet er som følger:
1) Observere hvordan elektrisitet kan forbedre retinas funksjon og om ES kan indusere retinal regenerasjon i mus med arvelige degenerative sykdommer som retinitis pigmentossa. Stimulering skjer gjennom en elektrode som plasseres over øyelokket som gir ifra seg et svakt elektrisk stimuli og er en skånsom, ikke-invasiv prosedyre.
2). Vi ønsker å se om ES kan forsterkere proliferasjonen av Müller Cellene, en spesialisert type gliacelle som spiller en viktig rolle for netthinnens struktur og funksjon. Vårt fokus er å finne best mulig ES-forhold for proliferasjon av celler ved å optimalisere frekvens, strøm (uA), varighet og bølgeform. Vi ønsker samtidig også å finne optimale ES-forhold for differensiering av Müller celler ved å optimalisere de elektriske stimuli. Forskergruppen har som mål å forstå mekanismen bak det nevrogene potensialet til Müller-cellene og vil undersøke forandringer i genuttrykk med optimale ES-forhold.
3) Vi ønsker å se om optimal ES-forhold kan gi forbedret retinal funksjon og samtidig gi bedre syn i mus med arvelig degenerative sykdommer ved å gi elektrisk stimui direkte på hornhinnens overflate, en ikke-invasiv prosedyre. Vi ønsker også å kunne måle mengden strøm som faktisk kommer til retina, samt undersøke om elektrisitet kan endre det genetiske landskapet.
Oppdatering:
Prosjekt 1: Prosjektet er fullført og arbeidet er submittert: Tittelen på manuskriptet er: Noninvasive electrical stimulation improves retinal function and induces neural regeneration in mice with inherited photoreceptor degeneration
Prosjekt 2:
Prosjektet er ferdig og manuskriptet er nå i siste revisjonsrunde internt og blir submittert innen 2-4 uke. Tittelen på manuskriptet er: Electrical stimulation induces retinal Müller cell proliferation and their progenitor cell potential.
Prosjekt 3:
Arbeidet går mot slutten da vi har fått positive funksjonelle data fra Rho KO-mus og mangler kun siste del av prosjekt som innebærer å implantere en subretinal elektrode som skal måle hvor mye elektrisitet som faktisk kommer ned til retina etter ES stimulering. Prosjektet er i rute og vi avventer prober som må lages. Gjenstående estimert tid: 3-6 mnd.
Flere studier viser at elektrostimulering (ES) av netthinnen har nervebeskyttende og synsbevarende effekt i en rekke øyesykdommer. Vårt fokus i dette PhD-prosjeket er å optimalisere innstillingene for terapeutisk bruk samt å forstå mekanismen bak synsbedringen.I 2004 fikk en gruppe pasienter med den arvelige netthinnesykdommen retinitis pigmentosa implantert en ensidig micro-brikke inn i øyet som skulle gi ifra seg litt strøm. Målet var å vurdere sikkerheten og behandlingspotensialet av denne brikken. Forfatteren påviste ikke bare bedre syn, men det ble også registrert synsfeltbedring i områder langt fra brikken, hvilket gjorde at forskerne kom på sporet av at ES kan ha en generell neurobeskyttende egenskap. Resultatet vakte stor international oppmerksomhet. ES brukes hovedsakelig på to måter: invasiv og ikke-invasiv. Det er påvist positiv effekt av ES hos pasienter med en rekke sykdommer som rammer netthinnen (f eks: retinitis pigmentosa, synsnerveskade og aldersrelatert makuladegenerasjon). Nøyaktig mekanisme av behandlingen er fortsatt uklar. Det er rapportert at ES gir økt blod til netthinnen. ES gir også en økning av flere faktorer i øyet som er viktig for vekst av cellene. Samtidig er det også påvist nedregulering av faktorer som ikke er gunstig for vekst. Fra våre tidligere forsøk på mus med retinal degenerasjon kunne vi vise til forbedret retinal funksjon etter gjennomgått ES. Målet for prosjektet er som følger:
1. Å vise at ES forsterker proliferasjonen av Müller cellene. Vårt fokus vil være å finne best mulig ES-forhold for proliferasjon av celler ved å optimalisere frekvens, strøm (uA), varighet og bølgeform.
2. Å finne optimale ES-forhold for differensiering av Müller celler til fotoreseptorer ved å optimalisere frekvens, strøm (uA), varighet og bølgeform.
3 Å forstå mekanismen bak det nevrogene potensialet til Müller-cellene. Vi skal undersøke forandringene i de forskjellige genutrykkene med DNA med optimale ES-forhold fra studie 1 og 2.
Oppdatering:
Prosjekt 1:
Vi er nå ferdig med optimalisering av ES-parametre for å fremme Müller-celle proliferasjon. Vi ønsker å supplere ytterligere forsøk for å styrke manuskriptet og dermed optimalisere ES-forholdene for retinal ganglion-celleoverlevelse.
Data fra prosjekt 1 planlegges submittert 2. kvartal 2018. En patentsøknaden blir sendt i 2018. Prosjektet er i rute.
Prosjekt 2:
Prosjektet er blitt endret fra in vitro til in vivo og er per i dag omtrent halvveis ferdig. Vi har gått bort fra differensiering av MC, som blir evnt flyttet til prosjekt 3. Prosjekt 2 bygger på tidligere studier fra Harvard Medical School, hvor vi ser forbedret retinal funksjon etter ES hos mus med retinal degenerasjon. Prosjektet er i rute. Submittering av et manuskript er forventet i løpet av 2018.
Prosjekt 3:
Prosjektet blir initiert mars 2018, hvor vi fokuserer på det nevrogene potensialet hos MC etter ES. Vi skal undersøke forandringene i de forskjellige genutrykkene med optimalisert ES parametre fra studie 1. Vårt mål blir å kartlegge den underliggende mekanismen av ES.
Arbeidet med optimalisering av teknologien for standarisering av behandlingsforløp fortsetter, der positive data og viktige delmål er oppnådd.
Flere studier viser at elektrostimulering (ES) av netthinnen har nervebeskyttende og synsbevarende effekt i en rekke øyesykdommer. Vårt fokus i dette PhD-prosjeket er å optimalisere innstillingene for terapeutisk bruk, samt å forstå mekanismen bak synsbedringen.I 2004 fikk en gruppe pasienter med den arvelige netthinnesykdommen retinitis pigmentosa (RP) implantert en ensidig micro-brikke inn i øyet som skulle gi ifra seg litt strøm. Målet var å vurdere sikkerheten og behandlingspotensialet av denne brikken. Forfatteren påviste ikke bare bedre syn, men det ble også registrert synsfelt bedring i områder langt fra brikken, hvilket førte den til konklusjon at ES har en generell neurobeskyttende egenskap. Resultatet vakte stor international oppmerksomhet. ES brukes hovedsakelig på to måter: Invasiv og ikke-invasiv.
Det er påvist positiv effekt av ES hos pasienter med en rekke sykdommer som rammer netthinnen (f eks: retinitis pigmentosa, synsnerveskade og aldersrelatert makuladegenerasjon). Nøyaktig mekanisme av behandlingen er fortsatt uklar. Det er rapportert at ES gir økt blod til netthinnen. ES gir også en økning av flere faktorer i øyet som er viktig for vekst av cellene. Samtidig er det også påvist nedregulering av faktorer som ikke er gunstig for vekst.
Fra våre tidligere forsøk på mus med retinal degenerasjon, kunne vi vise til forbedret retinal funksjon etter gjennomgått ES.
Målet for prosjektet er som følger:
1. Å vise at ES forsterker proliferasjonen av Müller cellene. Vårt fokus vil være å finne bes mulig ES-forhold for proliferasjon av celler ved å optimalisere frekvensen, strøm (uA), varighet og bølgeform.
2. Å finne optimal ES forhold for differensiering av Müller celler til fotoreseptorer ved å optimalisere frekvensen, strøm (uA), varighet og bølgeform.
3 For å forstå mekanismen bak neurogenske potensialet til Müller cellene, skal vi undersøke forandringene i de forskjellige genutrykkene med DNA med optimal ES forhold fra studie 1 og 2.
En rekke laboratorieanalyser vil bli gjennomført for å bekrefte involvering av potensielt sentrale genene og signalveiene.
Da PhD-kandidaten begynte i prosjektet 1. desember, blir først neste rapporteringsfrist et godt utgangspunkt for å gi en komplett rapport.
Vitenskapelige artikler
Sam Enayati, Kinsang Cho, Tor Paaske Utheim. Dong Feng Chen
Electrostimulation promotes Muller glial cell proliferation
ARVO, 2018
Sam Enayati, Kinsang Cho, Fuyi Xu,Lu Lu, Tor Paaske Utheim, Dong Feng Chen
Electrostimulation improves progenitor cell potential in Muller glial cells
ARVO, 2019
Yu Honghua*, Enayati Sam*, Chang Karen, Cho Kindasng, Lee Seung, Talib Mays, Zihlavnikova Katarina, Xie Jia, Achour Hamida, Fried Shelley, Utheim Tor, Chen Dong feng
Noninvasive electrical stimulation improves photoreceptor survival and retinal function in mice with inherited photoreceptor degeneration
IOVS, 2020
Deltagere
- Amer Sehic Prosjektdeltaker
- Kin sang Cho Medveileder
- Kim Aleksander Tønseth Medveileder
- Dong Feng Chen Hovedveileder
- Tor Paaske Utheim Hovedveileder
- Sam Enayati Doktorgradsstipendiat (finansiert av denne bevilgning)
- Sam Enayai Doktorgradsstipendiat (finansiert av denne bevilgning)
eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT
Alle henvendelser rettes til eRapport