研究人員已經確定了構成視網膜組織的細胞之間的明顯差異，該組織對人類的視覺感知至關重要。來自美國國家眼科研究所（NEI）的科學家們發現了視網膜色素上皮細胞（RPE）的五個亞群–這是一層滋養和支持視網膜光感受器的組織。研究人員利用人工智能，以單細胞的分辨率分析了RPE的圖像，以創建一個參考“地圖”，在眼睛內定位每個亞群。關於這項研究的報告於5月6日發表在《美國國家科學院院刊》上。
美國國立衛生研究院NEI主任、醫學博士Michael F. Chiang說：“這些結果為了解不同的RPE細胞亞群及其對視網膜疾病的脆弱性，以及開發治療它們的靶向療法提供了一個前所未有的框架。”
該研究的首席調查員Kapil Bharti博士說：“這些發現將幫助我們為特定的退行性眼病開發更精確的細胞和基因療法。”
當光線照射到眼睛後面的視網膜上的桿狀和錐狀光感受器時，視覺就開始了。一旦被觸發，光感受器通過其他視網膜神經元的複雜網絡傳遞信號，這些神經元在進入其他大腦區域之前會在視神經處匯聚。RPE是一個單層細胞，位於光感受器下方的一個細胞深處。
年齡和疾病可能引發RPE細胞的代謝改變，從而導致光感受器的退化。這些RPE變化對視力的影響因RPE細胞在視網膜內的嚴重程度和位置不同而有很大差異。例如，遲發性視網膜變性主要影響周邊的視網膜，從而影響周邊的視力。老年性黃斑變性是視覺損失的主要原因，主要損害黃斑中的RPE細胞，而RPE細胞對中央視覺至關重要。
Bharti及其同事試圖確定是否存在不同的RPE亞群，這可能解釋了視網膜疾病表型的廣泛性。
該團隊使用人工智能（AI）來分析RPE細胞的形態，即每個細胞的外部形狀和尺寸。他們使用熒光標記的RPE圖像對計算機進行了訓練，以分析來自九個沒有明顯眼病史的屍體供體的整個人類RPE單層。
每個RPE細胞的形態特徵都被計算出來–平均每個捐贈者有大約280萬個細胞；總共分析了4760萬個細胞。該算法評估了每個細胞的面積、長寬比（寬度與高度）、六邊形和相鄰單元的數量。以前的研究表明，RPE的功能與細胞連接的緊密程度有關；越是擁擠，越能表明細胞的健康。
他們根據形態測量確定了五種獨特的RPE細胞亞群，分類為P1-P5，並將它們分組在眼窩周圍的同心環中，眼窩是黃斑的中心，也是視網膜上最感光的區域。與周邊的RPE相比，眼窩的RPE是完美的六邊形，位置更緊湊，相鄰的細胞數量更多。
出乎意料的是，他們發現周邊視網膜含有一圈RPE細胞（P4），其細胞面積與黃斑內及周邊的RPE非常相似。
“P4亞群的存在突出了視網膜周邊的多樣性，表明RPE之間可能存在我們目前沒有意識到的功能差異，”該研究的第一作者，NEI眼部和幹細胞轉化研究科的研究員Davide Ortolan博士說。“未來的研究需要幫助我們了解這個亞群的作用。”
接下來，他們分析了患有老年性黃斑變性(AMD)的屍體上的RPE。由於疾病的損害，眼窩（P1）的RPE往往不存在，而P2-P5亞群的細胞之間的差異沒有統計學意義。總的來說，相對於未受AMD影響的RPE細胞，AMD RPE亞群趨向於拉長。
為了進一步測試不同的視網膜變性影響特定的RPE亞群的假設，他們分析了受脈絡膜血症、L-ORD或沒有確定分子原因的視網膜變性影響的患者的超寬視野眼底自發熒光圖像。雖然這些研究是在一個時間點上進行的，但它們仍然表明，不同的RPE亞群容易受到不同類型的視網膜退行性疾病的影響。
Ortolan說：“總的來說，這些結果表明，人工智能可以在明顯的退化發展之前檢測到RPE細胞形態的變化。”
與年齡有關的形態學變化也可能在一些RPE亞群中出現，然後才在其他亞群中檢測到。這些發現將有助於為未來使用無創成像技術的研究提供信息，例如自適應光學技術，它能以前所未有的細節解決視網膜細胞的問題，並有可能被用來預測在世病人的RPE健康變化。