Оптогенетическая терапия
Оптогенетика помогла частично восстановить зрение мужчине после 40 лет слепоты
Анастасия Кузнецова, N+1
Нейробиологи частично восстановили зрение мужчине, который был слепым уже 40 лет. Для этого они применили оптогенетическую терапию: с помощью вирусных векторов доставили в ганглионарные клетки сетчатки гены, кодирующие светочувствительный ионный канал. С помощью очков, проецирующих на сетчатку световые волны, мужчина стал различать предметы перед собой. До этого пигментный ретинит считался неизлечимым заболеванием. Статья опубликована в Nature Medicine (Sahel et al., Partial recovery of visual function in a blind patient after optogenetic therapy).
Пигментный ретинит – это наследственное дегенеративное заболевание глаз, связанное с 71 мутацией различных генов. У больных людей повреждаются фоторецепторы сетчатки. Сначала у пациента пропадает способность видеть в сумерках, деградирует периферическое зрение, а затем может возникнуть полная слепота. В настоящий момент в мире проживают около двух миллионов людей с этим заболеванием. До настоящего времени от него не было лекарства, хотя пытались применять стволовые клетки, каннабиноиды и генную терапию.
Оптогенетическое восстановление зрения – это новаторская терапия по лечению пигментного ретинита. Она стала возможной благодаря открытию опсинов – светочувствительных каналов, которые вызывают деполяризацию или гиперполяризацию клетки через приток ионов. С помощью различных длин волн можно манипулировать нейронами, открывая и закрывая ионные каналы. Ранее с помощью методов оптогенетики ученые смогли восстановить зрение у макак. В ганглионарный слой сетчатки у них ввели вирусные векторы с генами, кодирующими опсин. В итоге нервный импульс от попадания света на модифицированные ганглионарные клетки полностью совпал с тем, который испускают обычные при стимуляции от палочек и колбочек. К сожалению, видимое обезьяной изображение оценить было невозможно, но этот эксперимент показал возможности оптогенетики в восстановлении зрения.
Научная группа Ботонда Роски (Botond Roska) из Университета Базеля на протяжении 13 лет сотрудничала с группой Жозе Сахеля (José-Alain Sahel) из Университета Сорбонны, чтобы сделать возможной операцию по оптогенетическому восстановлению зрения у человека. «Сетчатка – это биологический компьютер в глазах. В верхнем слое находятся светочувствительные клетки, а в нижнем – ганглионарные клетки, которые формируют оптический нерв. У пациентов с пигментным ретинитом поврежден только верхний из слоев. Воздействуя на ганглионарные клетки, мы создали искусственный слой светочувствительных клеток в сетчатке слепого», – рассказывает о проделанной работе Ботонд Роска.
Ученые применили метод оптогенетического восстановления зрения у мужчины, который 40 лет назад потерял зрение и воспринимал только разницу между светом и темнотой. Они использовали аденовирусный вектор, кодирующий опсин ChrimsonR, соединенный с флуоресцентным белком tdTomato. Такая конструкция увеличивает встраивание ChrimsonR в клеточную мембрану. Вектор ввели в ганглионарные клетки сетчатки глаза, который хуже видел. Ученые надели на пациента очки-камеру, которые фиксируют изменение света в каждом пикселе, трансформируют свет в монохромные изображения и посылают на сетчатку подобно проектору. Эти световые волны активируют опсины ганглионарных клеток сетчатки, и сигнал от них поступает в мозг.
После процедуры мужчина различил объекты, лежащие перед ним на столе (в 92 процентах случаев), а также смог сосчитать их (в 63 процентах случаев).
Чтобы оценить нейронную активность, пациенту провели электроэнцефалографическое исследование. Наибольшую активность при рассматривании предметов наблюдали в затылочной коре с противоположной стороны от глаза, у которого частично восстановили зрение.
Пациент во время одного из тестов. Рисунок из статьи Sahel et al.
«Пациенту нужно время, чтобы адаптироваться к новым сигналам, поступающим от глаза, так как эти сигналы, несмотря на все старания ученых, все равно не являются естественными для организма. Вначале пациент видел вспышки, а потом „звездное небо“. Улучшения наступают постепенно», – заключил Сахель. Пациент в детстве не был слепым, поэтому учёные надеются, что процесс адаптации не займет много времени за счет памяти о визуальных образах, сохранившейся в мозге.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru