Retina artificiale fa recuperare la vista: sull’uomo entro il 2017

La protesi artificiale, impiantata su ratti affetti da una disfunzione affine alla retinite pigmentosa umana, ha ripristinato sensibilità alla luce e acuità visiva. Entro l’estate i primi test sull’uomo.

 

Una grande novità è in arrivo nel nostro paese grazie ad un gruppo di ricercatori italiani dell’IIt di Genova i quali hanno realizzato la propria retina artificiale organica altamente biocompatibile, in grado di rimpiazzare i fotorecettori degenerati. La protesi è stata descritta sulla rivista Nature Materials, e stando a quanto emerso, pare si sia dimostrata in grado di rimpiazzare i fotorecettori degenerati in animali portatori di mutazione spontanea di uno dei geni implicati nella retinite pigmentosa umana.

La rete in questione, secondo quanto riferito dai ricercatori italiani, sembra essere formata da due strati di polimeri organici capaci di convertire gli stioli luminosi nell’attivazione elettrica dei neuroni. La retina artificiale è opera dell’Istituto italiano di tecnologia di Genova, insieme al Centro Neuroscienze e Tecnologie sinaptiche, al Centro di Nanoscienze e tecnologie, all’Innovhub-Ssi Milano e all’Università dell’Aquila, a cui si aggiunge il contributo dell’ospedale veronese.

La retina artificiale, impiantata in animali portatori di mutazione spontanea di uno dei geni implicati nella retinite pigmentosa umana, ha ripristinato riflesso pupillare, risposte corticali elettriche e metaboliche agli stimoli luminosi, acuità visiva e orientamento nell’ambiente guidato dalla luce; tale recupero sembra abbia avuto un’efficacia di circa 10 mesi successivi all’impianto artificiale, non provocando alcuna infiammazione dei tessuti retinici o dalla degradazione dei materiali costituenti la protesi che consiste in un doppio strato di polimeri organici, alternativamente semiconduttore e conduttore stratificati su un base di fibroina, proteina che in natura costituisce la seta. “Questo approccio rappresenta un’importante alternativa ai metodi utilizzati fino ad oggi per ripristinare la capacità fotorecettiva dei neuroni. Rispetto ai due modelli di retina artificiale attualmente disponibili basati sulla tecnologia del silicio, il nostro prototipo presenta indubbi vantaggi quali la spiccata tollerabilità, la lunga durata e totale autonomia di funzionamento, senza avere la necessità di una sorgente esterna di energia. Questi vantaggi “strutturali” sono accompagnati da un ripristino della funzione visiva non solo per quanto riguarda la sensibilità alla luce, ma anche l’acuità visiva e l’attività metabolica della corteccia visiva“, ha precisato il prof. Fabio Benfenati, direttore del Centro IIT-NSYN di Genova.

Il progetto ha ottenuto degli importanti finanziamenti Telethon per la ricerca sulle malattie genetiche, ed ha visto l’impegno di un team multidisciplinare formato oltre che dall’équipe della dottoressa Grazia Pertile, direttore dell’Oculistica dell’Ospedale Sacro Cuore Don Calabria di Negrar (Verona), anche dal gruppo del professor Guglielmo Lanzani, fisico del Politecnico e direttore del Centro di nanoscienze e tecnologia dell’Istituto italiano di tecnologia (IIT) di Milano, e da quello del professor Fabio Benfenati, direttore del Dipartimento di Neuroscienze e neurotecnologie dell’IIT di Genova.  L‘obiettivo della ricerca è quello di ripristinare parzialmente la vista in pazienti resi ciechi dalla degenerazione dei fotorecettori, che si verifica in numerose malattie genetiche della retina.

Nei paesi industrializzati ed in Italia le patologie retiniche rappresentano, per le persone con più di 50 anni di età, una delle cause principali di importante riduzione della capacità visiva ed, a volte, di cecità. Fortunatamente, al giorno d’oggi, esistono tecnologie evolute in grado di portare ad una diagnosi precoce di queste malattie e molte nuove terapie che permettono di curarle o di tenerle sotto controllo. L’evoluzione della diagnosi e delle terapie in oculistica ha permesso recentemente di riconoscere e trattare anche altre alterazioni retiniche che, pur essendo meno gravi, possono provocare un importante disconfort visivo, anche di queste tratteremo in questo libretto. Scopo di questo opuscolo è di spiegare in maniera semplice che cosa sono queste malattie della retina, come si manifestano, quali sono i farmaci per curarle e le tecninche per operarle. Fornisce al paziente le informazioni di base sui sintomi visivi che lo possono portare dall’oculista in tempo per poter intervenire e come si deve comportare nel decorso post operatorio per facilitare la guarigione dell’occhio. Spiega anche quali sono i rischi e le complicazioni legate alle terapie ed agli interventi. Raccomando perciò ci leggerlo con molta attenzione. Prima di qualsiasi intervento è indispensabile che il paziente legga, comprenda e firmi il consenso informato. Esso autorizza il chirurgo ad eseguire la terapia ed informa il paziente sui vantaggi e sui rischi che tale procedura comporta. Il consenso informato non esonera il chirurgo dalle sue responsabilità.

L’occhio si compone di varie strutture anatomiche ognuna delle quali deve avere caratteristiche ben precise per consentire una visione corretta. La parte anteriore è costituita dalla cornea, una struttura di forma convessa formata da tessuto trasparente; proprio sulla cornea viene eseguita la maggior parte degli interventi “rifrattivi” che consentono cioè la correzione dei difetti di rifrazione (miopia, astigmatismo, ipermetropia).

Ai lati la cornea si continua, alla periferia, con un tessuto quasi bianco, la sclera. Appena dietro la cornea c’è l’iride; quando si dice che una persona ha gli occhi azzurri ecc. ci si riferisce appunto al colore dell’iride. L’iride ha al centro un foro che è la pupilla, il diametro della quale varia con l’intensità della luce ambiente regolando così la quantità di luce idonea all’occhio per vedere correttamente. Dietro la pupilla e l’iride c’è il cristallino; si tratta di una lente trasparente, un po’ più grande di una lenticchia.

Il cristallino ha lo scopo di filtrare e convergere la luce che entra nell’occhio in modo da convogliarla sulla retina; il cristallino ha la proprietà di cambiare la sua forma e quindi la distanza focale della luce che entra nell’occhio (processo di accomodazione); in tale maniera l’occhio è in grado di mettere a fuoco un oggetto situato a varie distanze, sia esso lontano o vicino. Dopo i 40 anni il cristallino perde progressivamente la sua capacità di mettere a fuoco gli oggetti vicini (ad esempio i caratteri della scrittura); è l’inizio della presbiopia, un fenomeno naturale di senescenza del cristallino. Se il cristallino diviene opaco in parte o completamente si ha la cataratta; in una tale evenienza occorre procedere chirurgicamente; per creare delle condizioni visive il più possibile vicine a quelle di un occhio normale, è importante inserire un cristallino artificiale al posto di quello opaco che è stato rimosso.

Dietro il cristallino, c’è il vitreo, una sostanza gelatinosa e trasparente che riempie tutta la parte centrale posteriore dell’occhio. Sulla superficie posteriore dell’occhio, internamente, è situata la retina che è la membrana visiva dell’occhio; paragonando l’occhio ad una macchina fotografica essa ha le stesse funzioni della pellicola. La parte più importante, dal punto di vista visivo, della retina è la macula; è con la macula che una persona legge, lavora al pc, guida la macchina. Se la macula subisce alterazioni (DMLE Degenerazione Maculare Legata all’Età) si ha una riduzione, anche consistente, della capacità visiva.

Per distacco di retina si intende la separazione della retina dalla parete posteriore dell’occhio. La retina con i suoi vasi sanguigni che la attraversano è una sottile membrana che normalmente si trova aderente alla parte posteriore dell’occhio. Funziona come la pellicola di una macchina fotografica, reagisce agli stimoli luminosi producendo energia che viene trasmessa, attraverso il nervo ottico, al cervello. Per svolgere pienamente questa funzione deve rimanere ben distesa ed accollata alla porzione posteriore nell’occhio. Quando avviene un distacco di retina, la parte della retina distaccata non è più in grado di vedere bene ed il paziente percepisce una parte scura nel suo campo visivo (una tenda) che impedisce parzialmente la visione. Un distacco, infatti, nel momento in cui insorge non coinvolge tutta la retina ma inizia (normalmente) dalla periferia. La parte scura (tenda) che percepisce il paziente dipende dall’estensione del distacco, più estesa sarà la parte di retina coinvolta più grande sarà la “tenda” che vede il paziente. Quando il distacco progredisce fino a coinvolgere la parte centrale della retina (la macula) il paziente avvertirà un notevole calo della vista. La causa principale di un distacco di retina è una trazione del vitreo sulla retina. Questa trazione provoca una o più rotture della retina periferica. In queste rotture o fori retinici si può infilare del liquido contenuto nel vitreo. Questo liquido, una volta passato sotto la retina, riduce le forze che tengono adese la retina stessa alla parete dell’occhio. A questo punto la trazione del vitreo che aveva causato le rotture sarà in grado di staccare la retina. La trazione del vitreo sulla retina è nella maggior parte delle volte conseguente ad un distacco posteriore di vitreo.

Distacco posteriore di Vitreo Il vitreo è il gel trasparente che riempie l’occhio. Nell’infanzia il vitreo è un gel compatto ed uniforme, completamente aderente alla superficie interna dell’occhio, quindi alla retina. Nel corso del tempo questo gel subisce molte modificazioni che conducano alla formazione di lacune di acqua al suo interno. Ciò comporta variazioni nella consistenza e densità del vitreo che tende a liquefarsi e rendersi più mobile dentro l’occhio; una delle conseguenze di ciò è che il paziente comincia a vedere qualche corpo mobile. Con gli anni queste lacune d’acqua confluiscono una nell’altra diventando sempre più grandi. Quando queste lacune diventano troppo grandi, improvvisamente, il gel collassa, si stacca dalla retina e cade all’interno dell’occhio. Questo collasso è il distacco posteriore di vitreo. Il distacco posteriore di vitreo è un processo fisiologico, avviene in quasi l’85% delle persone nel corso della vita ed è più frequente dai 50 anni in su. Quando avviene un distacco posteriore di vitreo il paziente normalmente avverte “mosche volanti” o “pallini neri” nella visione. Sono puntini scuri, mobili, particolarmente evidenti quando si osservano degli sfondi chiari e che in medicina prendono il nome di “miodesopsie”.

Alcuni pazienti descrivono anche la visione di “flash” o “lampi di luce” nella periferia del campo visivo, che prendono il nome di “fosfeni”. Nella stragrande maggioranza dei casi il distacco posteriore di vitreo non produce alcuna conseguenza sulla visione e sullo stato di salute dell’occhio, avviene e basta.

Rotture retiniche ed aderenze vitreo-retiniche anomale Raramente nella periferia della retina sono presenti delle anomale aderenze tra vitreo e retina, dei punti in cui la forza di adesione tra vitreo e retina è talmente forte da non poter essere separati. Dove ci sono queste aderenze è possibile che un distacco posteriore di vitreo, a causa delle trazioni che genera, provochi delle lacerazioni della retina che prendono il nome di rotture retiniche.

In presenza di rotture retiniche l’acqua presente all’interno dell’occhio può penetrare al di sotto della retina provocandone un sollevamento e quindi un distacco di retina. I sintomi avvertiti dal paziente, quando si formano delle rotture retiniche, sono del tutto analoghi a quelli del distacco posteriore di vitreo. “Mosche volanti” e “lampi di luce” sono tutto ciò che un paziente avverte; quindi solo una visita oculistica accurata può distinguere tra un distacco posteriore di vitreo senza conseguenze ed un distacco posteriore di vitreo associato alla formazione di rotture retiniche. Quando un paziente avverte la presenza di sintomi quali “mosche volanti” e “lampi di luce” deve richiedere una visita oculistica di controllo nel più breve tempo possibile. Il medico oculista conduce una visita accurata in cui particolare riguardo verrà posto nella valutazione del fondo oculare. Con l’aiuto di particolari lenti il medico esaminerà la retina del paziente in particolare alla sua superficie, dove più frequentemente si formano le rotture. Per poter valutare bene la periferia della retina ed andare alla ricerca di eventuali rotture retiniche si usano spesso delle lenti che vengono poste a diretto contatto con l’occhio. Il paziente non avvertirà alcun fastidio in quanto l’occhio viene preventivamente reso insensibile instillando gocce di farmaco anestetico.

Trattamento delle rotture retiniche Le rotture retiniche devono essere chiuse; a tale scopo nella maggioranza dei casi si adopera il laser. Il laser non è altro che un fascio di luce ad alta energia e direzionabile. Il laser viene applicato nell’occhio con la stessa metodica con la quale il medico controlla la retina del paziente. Il paziente viene fatto sedere comodamente davanti ad una lampada a fessura con mento e fronte ben appoggiati. Dopo aver instillato delle gocce di anestetico nell’occhio viene appoggiata una lente sulla superficie dell’occhio del paziente. Attraverso questa lente il medico oculista vede bene la periferia della retina e localizza le rotture. Con un fascio di luce laser il chirurgo genera delle piccole ustioni attorno alla rotture retiniche fino a circondarle completamente. Queste piccole scottature della retina sono come delle saldature. Producono una fortissima aderenza della retina alla parete dell’occhio evitando che si possa formare un distacco di retina.

Il trattamento è generalmente molto breve (qualche minuto), non è doloroso e comporta solo un certo grado di abbagliamento a causa della forte luce che viene proiettata nell’occhio. Questo abbagliamento è per il paziente breve e transitorio. Finito il trattamento il paziente può tornare immediatamente a casa senza alcuna conseguenza e può riprendere immediatamente le proprie attività quotidiane.

DISTACCO DI RETINA Come abbiamo descritto, un distacco di retina (regmatogeno propriamente detto) avviene come esito di una cascata di eventi. Un distacco posteriore di vitreo genera una trazione in un punto periferico della retina, dove esiste un’aderenza vitreo-retinica anomala, questa trazione genera una rottura della retina, sotto questa rottura si infila il liquido contenuto nell’occhio ed avviene il distacco di retina. E’ un processo che si svolge in tempi molto variabili, da poche ore a giorni, a seconda dei casi. Un distacco di retina può essere riparato solo attraverso un intervento chirurgico ed è tanto più urgente quanto più piccolo e periferico è il distacco di retina. La minor quantità di retina viene coinvolta meno saranno i danni provocati dal distacco. L’obiettivo principale in caso di distacco di retina è fare di tutto perché non arrivi a sollevare la macula, la regione centrale della retina. Un distacco di retina che coinvolge la macula provoca una riduzione importante della capacità visiva del paziente (nella lettura, nella capacità di riconoscere i volti e percepire i colori) mentre un distacco di retina periferico (che non coinvolge la macula) provoca un difetto limitato solo al campo visivo periferico preservando la vista centrale.

SINTOMI Il preludio al distacco di retina sono i sintomi che abbiamo descritto per il distacco posteriore di vitreo: – Miodesopsie: percezione di mosche volanti o moscerini. Sono Esempio di distacco di retina. La retina appare staccata dalla parete posteriore dell’occhio. Le due rotture visibili sulla retina sono la causa di questo distacco. Il liquido contenuto all’interno dell’occhio ha potuto penetrare, attraverso le rotture, sotto la retina staccandola. 55 puntini neri che si muovono davanti all’occhio e che a volte traggono in inganno il paziente tanto che cerca di scacciarli come fossero veri moscerini. Hanno spesso un esordio improvviso e sono più visibili quando si osserva uno sfondo chiaro (parete bianca o cielo azzurro terso). – Fosfeni: sono i lampi di luce. Vengono solitamente avvertiti dal paziente alla periferia del campo visivo, sono più visibili al buio (tipicamente quando il paziente va a letto) e sono come dei flash o dei lampi di una macchina fotografica. Quando appaiono questi sintomi è possibile che sia presente un distacco di retina, potrebbe essere tanto piccolo e periferico da non essere percepito dal paziente ma è in presenza di un altro sintomo che rimarranno pochi dubbi: – Offuscamento del campo visivo: il paziente avverte una “tenda nera” che occupa parte del campo visivo. La porzione di visione coinvolta dallo scuro è tanto più estesa quanto più esteso è il distacco di retina. E’ una tenda percepita in alto dal paziente quando il distacco è in basso e viceversa ed è avvertita a destra quando il distacco è a sinistra e viceversa. E’ il sintomo principale che deve convincere il paziente a contattare subito il suo oculista e richiedere una visita urgente!

DIAGNOSI La diagnosi di distacco di retina avviene con una visita oculistica. Si inizia con la misurazione dell’acuità visiva, esame fondamentale per poter escludere che il distacco di retina coinvolga la regione retinica maculare o la lambisca solamente. Si instillano nell’occhio del paziente delle gocce di farmaco “midriatico” ossia in grado di dilatare la pupilla. Questa operazione è fondamentale perché nell’esame della retina solo una pupilla dilatata permetterà di osservare con accuratezza la periferia, evitando che sfuggano alla visualizzazione del medico delle piccole rotture o un distacco limitato. Una volta dilatata la pupilla il medico oculista, attraverso l’utilizzo di particolari lenti, eseguirà un esame del fondo dell’occhio. Molto spesso queste lenti sono a contatto, vengono cioè appoggiate alla superficie dell’occhio dopo averlo reso insensibile con l’instillazione di gocce di farmaco anestetico. Durante l’esame della retina (o del fondo oculare), il medico oculista porrà particolare attenzione a determinare tutta l’area della retina coinvolta dal distacco ed a localizzare le rotture retiniche che hanno provocato il distacco stesso. La localizzazione della sede del distacco e delle rotture sarà poi fondamentale durante lo svolgimento dell’intervento di riparazione del distacco stesso. In caso di distacco di retina non sono necessari particolari ed invasivi esami diagnostici. Una visita oculistica accurata è sufficiente per fare diagnosi e per porre l’indicazione al trattamento.

TRATTAMENTO La terapia del distacco di retina è chirurgica. Il laser può essere utilizzato solo per trattare rotture di retina e solo se la retina non è già staccata. In presenza di distacco di retina è necessario intervenire chirurgicamente per riattaccare la retina ed evitare che il distacco si estenda ulteriormente. Come dicevamo precedentemente l’urgenza del distacco di retina è tanto maggiore quanto più il distacco è lontano dal centro; meno retina è coinvolta dal distacco minore sono i danni provocati dal distacco stesso. Siccome un distacco di retina non trattato può evolvere fino a coinvolgere tutto l’occhio, deve essere operato il prima possibile. Sono fondamentalmente due i modi in cui si può operare un distacco di retina: – dall’esterno dell’occhio;dall’interno dell’occhio. Queste due tecniche chirurgiche, seppur molto distinte l’una dall’altra, hanno dei risultati sovrapponibili, e presentano ciascuna dei vantaggi e degli svantaggi. La scelta di quale intervento eseguire è e deve essere fatta dal chirurgo. Fondamentalmente in corso di distacco di retina si deve chiudere la rottura che l’ha provocato e fare uscire il liquido che si è accumulato sotto la retina. Sia la tecnica dall’esterno che quella dall’interno dell’occhio permettono di fare queste due cose, anche se in modo diverso. La scelta del tipo di intervento dipende molto dal tipo di distacco, dalla sua estensione e dal tempo trascorso dall’insorgenza.

E’ stato realizzato in Italia il prototipo di una retina artificiale. Il risultato, descritto sulla rivista Nature Communications, apre la strada alla possibilità di realizzare in laboratorio una retina artificiale perfettamente compatibile con i tessuti umani e quindi impiantabile. Un dispositivo del genere potrebbe aiutare a combattere le malattie (dal daltonismo alla cecità) causate dai difetti della retina. La ricerca è stata condotta dall’Istituto Italiano di Tecnologia (Iit), attraverso il dipartimento di Neuroscienze e Neurotecnologie e il Centro di nanoscienze e tecnologie, e il Politecnico di Milano. Il nuovo materiale imita la retina naturale, nella quale cellule nervose sensibili alla luce (chiamate coni e bastoncelli) captano i segnali luminosi e li trasformano in impulsi elettrici che vengono trasportati al cervello attraverso il nervo ottico. “Con il nostro sistema i neuroni vedono alla luce e rispondono ad essa”, ha detto il coordinatore della ricerca, il fisico Guglielmo Lanzani, del Centro di nanoscienze e tecnologie dell’Iit. Il prototipo è stato realizzato con neuroni di topo e la strada per arrivare a dispositivi impiantabili nell’uomo è ancora molto lunga, ma è aperta. E’ decisamente ottimista in questo senso un altro degli autori del lavoro, il neurologo Fabio Benfenati, dell’Iit: “è una dimostrazione molto importante e molto promettente per applicazioni successive”, ha detto. “E’ una prova di concetto fatta riproducendo un’interfaccia in vitro, ma che fondamentalmente funziona”. Si apre, insomma, una “nuova prospettiva per le malattie della retina che comportano cecità”. Quello che i ricercatori hanno fatto, ha spiegato Lanzani, è stato costruire un sistema di comunicazione fra un materiale artificiale e dei neuroni. “Abbiamo utilizzato dei semiconduttori organici, ossia dei polimeri simili a quelli utilizzati nel fotovoltaico, e abbiamo dimostrato che ai neuroni ‘piace’ stare su questi materiali”, ossia i neuroni sono cresciuti. Un’altra novità importante è stata sostituire gli elettrodi metallici generalmente utilizzati come conduttori con un liquido simile a quello sul quale si basa la conduzione dei segnali nervosi. Un passo in avanti non da poco, considerando che gli elettrodi metallici oggi utilizzati nelle protesi retiniche creano molto spesso reazioni infiammatorie e problemi di compatibilità. Il prossimo passo della ricerca sarà distribuire i fotorecettori sul polimero in modo da riprodurre il più possibile fedelmente la loro distribuzione sulla retina. In secondo luogo si studierà la possibilità di impiantare il dispositivo nei topi e solo dopo questa tappa si potrà pensare a impianti nell’uomo.

INTERVENTO DALL’ESTERNO DELL’OCCHIO Questa tecnica prende il nome di chirurgia episclerale. Vuole dire che si esegue sulla sclera, la parte bianca ed esterna dell’occhio. Con questa tecnica la rottura che ha provocato il distacco di retina viene chiusa avvicinando la parete dell’occhio alla rottura stessa, otturandola. Per poterlo fare si deve porre sulla sclera una piccola spugna di silicone (piombaggio) che, ben suturata, provoca un’invaginazione della stessa tanto profonda da occludere la rottura. Per ridurre la trazione del vitreo sulla retina (e quindi sulla rottura) si può anche aggiungere una banda di silicone che stringe l’occhio all’equatore come fosse una cintura. Questa banda di silicone, chiamata cerchiaggio, permette di ridurre il diametro dell’occhio e quindi di ridurre le forze esercitate dal vitreo staccato sulla retina stessa.

Chiudere la rottura in alcuni casi può essere già considerato un trattamento sufficiente per far guarire il distacco di retina cioè per far riaccollare la retina stessa. Il liquido sotto-retinico viene normalmente riassorbito dall’occhio stesso e non sempre è necessario rimuoverlo. Il vantaggio di questa tecnica è la relativa rapidità di esecuzione ed il fatto che non si deve entrare nell’occhio per eseguire l’intervento. Si esegue infatti dall’esterno. Questa procedura riduce il rischio di avere un’infezione post-operatoria, evento comunque molto raro. Come dicevamo ogni tecnica ha anche degli svantaggi, l’apposizione sulla parete esterna dell’occhio di un piombaggio in silicone provoca solitamente un astigmatismo (che a volte può essere anche di grado elevato) e la presenza di un cerchiaggio induce una miopizzazzione dell’occhio. Ciò significa che un occhio miope può diventare ancora più miope e che un occhio emmetrope (cioè che non necessita occhiali per vedere da lontano) può diventare miope. Un ulteriore svantaggio, anche se di minor entità, è rappresentato dal fatto che un intervento dall’esterno richiede che venga praticato un taglio sulla congiuntiva, la parte trasparente che ricopre l’occhio. La congiuntiva deve essere suturata alla fine dell’intervento e questi punti di sutura, seppur riassorbibili (quindi che se ne vanno da soli), provocano un moderato fastidio, associato ad arrossamento e lacrimazione, nel primo mese dopo l’intervento

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