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Katarakte früher erkennen
Grauer Star ist die häufigste Einzelursache für Erblindung und für fast die Hälfte aller Fälle weltweit verantwortlich. Es hat sich gezeigt, dass eine neue Lasersonde, die ursprünglich für das US-Weltraumprogramm entwickelt wurde, den Zustand früher als sonst möglich erkennt. Die Entwickler sagen, dass die Technik erkennen kann, dass sich ein Katarakt bildet, selbst wenn ein Auge vollkommen klar aussieht.
Sehendes Auge: Ein Lichtstrahl eines Spaltlampenmikroskops, der auf eine Katarakt fokussiert ist.
Grauer Star wird durch die Ansammlung beschädigter Proteine in der Augenlinse verursacht, die sie trübt und das Sehvermögen beeinträchtigt. Die Proteine beginnen sich aufzulösen, wenn sie beschädigt sind, und kleben zusammen, um Klumpen zu bilden, sagt Manuel Datiles , ein medizinischer Offizier und leitender klinischer Prüfarzt an der Nationales Augeninstitut , in Bethesda, MD, der die neue Technik bewertet hat.
Die Proteinansammlung, die Katarakte verursacht, kann durch das Alter ausgelöst werden, aber verschiedene Stressfaktoren, wie die Exposition gegenüber Zigarettenrauch und ein schlechtes Blutzuckermanagement bei Diabetikern, tragen zu dem Problem bei. Sobald sich ein grauer Star entwickelt hat, besteht die häufigste Behandlung darin, die beeinträchtigte Linse durch eine künstliche zu ersetzen. Aber wenn Katarakte früh genug erkannt werden, könnte es möglich sein, die Ansammlung beschädigter Proteine zu verlangsamen oder zu stoppen, indem relevante Faktoren reduziert werden, sagt Datiles.
Normalerweise wird die Diagnose durchgeführt, indem man mit einem Spaltlampenmikroskop nach Proteinansammlungen im Auge sucht – einem ophthalmologischen Standardgerät, das das Auge mit einem Lichtstrahl beleuchtet, damit es mit einem Mikroskop untersucht werden kann. Spaltlampenmikroskope können Katarakte jedoch erst erkennen, wenn sie sich gebildet haben, sagt Datiles. Diese neue Methode erkennt Katarakte, noch bevor sie normal erkannt werden können und bevor sie symptomatisch werden, bemerkt er.
Die neue Technik verwendet dynamische Lichtstreuung (DLS), um kleine Proteine, sogenannte Alpha-Kristalline, in der Augenlinse zu erkennen. Es ist bekannt, dass diese eine natürliche Rolle bei der Verhinderung der Bildung von Katarakten spielen, indem sie an größeren Proteinen haften und sie daran hindern, sich zu entwirren. Wenn sich die größeren Proteine nicht auflösen können, können sie nicht zusammenkleben.
Grauer Star kann sich trotzdem bilden, weil es nur eine endliche Anzahl dieser Proteine im Auge gibt und sie allmählich aufgebraucht werden. Diese Alpha-Kristalline können also ein nützlicher Biomarker sein, sagt Datiles: Wenn die Menge an Alpha-Kristallin-Proteinen zurückgegangen ist, weiß man, dass etwas passiert.
Alpha-kristalline Proteine haben einen Durchmesser zwischen einem und drei Nanometern – zu klein, um sie mit herkömmlichen Geräten nachzuweisen. DLS kann sie jedoch erkennen, indem es die Art und Weise misst, wie Licht von Partikeln in einer Flüssigkeit reflektiert wird.
DLS wurde ursprünglich entwickelt, um die Bildung von Proteinkristallen auf der Internationalen Raumstation (ISS) zu untersuchen, mit dem Ziel, mögliche neue Medikamente zu erforschen. Im Weltraum können Sie aufgrund der fehlenden Schwerkraft bessere und größere Kristalle züchten, sagt Rafat Ansari, ein leitender Wissenschaftler bei John H. Glenn Research Center der NASA , in Cleveland. Als Ansaris Vater Katarakte entwickelte und der NASA-Forscher erfuhr, welche Rolle Proteinveränderungen bei ihrer Entstehung spielen, begann Ansari, den Einsatz von DLS als Mittel zur früheren Erkennung zu erforschen.
Laserlicht wird in die Augenlinse gestrahlt, während ein hochempfindlicher Photonendetektor, eine sogenannte Avalanche-Photodiode, verwendet wird, um bei bestimmten Wellenlängen zurückgestreutes Licht zu messen. Da Alpha-Kristallin-Proteine viel kleiner sind als die Proteine, aus denen Katarakte bestehen, bewegen sie sich anders. Die Brownsche Bewegung wird effektiv durch die Größe der Partikel gesteuert, sagt Ansari, sodass sich kleinere Partikel schneller bewegen als größere.
Durch die Abstimmung des Photonendetektors, um bestimmte Wellenlängen über einen Zeitraum von etwa fünf Sekunden zu überwachen, ist es möglich, die Alpha-Kristallin-Niveaus genau zu messen.
Alpha-Kristalline sind ein zuverlässiger Biomarker für Katarakte und der Nachweis beim Menschen ist ein Fortschritt, sagt Krishna Sharma Professor für Augenheilkunde am Mason Eye Institute in Columbia, MO. Der Prozess ist schwierig, sagt Sharma, weil Pigmente innerhalb der Linse die Rückstreuung des sichtbaren Lichts beeinflussen können.
Das Gerät wurde bisher in einer klinischen Studie mit 235 Patienten getestet. Wir hatten eine ganze Reihe, von jungen Leuten mit perfekt klaren Linsen bis hin zu älteren Leuten, sagt Datiles. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Archiv der Augenheilkunde . Wir waren überrascht, dass wir die Alpha-Crystallin-Proteine in einer klaren Linse noch vor dem Auftreten einer Katarakt nachweisen können, sagt er.
Die Gruppe arbeitet derzeit an einer längerfristigen Studie des National Institute of Health, um den Alpha-Kristallin-Spiegel bei Patienten mit bestehender Katarakt zu überwachen. Die Hoffnung ist, dass die Technik schließlich die Bildung von Katarakten verhindert. Wir hoffen, dass Millionen von Menschen davon profitieren werden, sagt Datiles.