W pierwszym ludzkim teście optogenetyki lekarze dążą do przywrócenia wzroku niewidomym

Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, gdzieś w przyszłym miesiącu chirurg z Teksasu użyje igły, aby wstrzyknąć wirusy naładowane DNA z alg światłoczułych do oka legalnie niewidomej osoby, zakładając, że może ona pozwolić pacjentowi zobaczyć ponownie, jeśli tylko w rozmytej czerni i bieli.

Badanie sponsorowane przez startup o nazwie Terapia RetroSense , z Ann Arbor w stanie Michigan, ma być pierwszym ludzkim testem optogenetyki, technologii opracowanej w laboratoriach neuronauki, która wykorzystuje kombinację terapii genowej i światła do precyzyjnej kontroli komórek nerwowych.

Próba, którą mają przeprowadzić lekarze z Fundacja Retina Południowego Zachodu , obejmie aż 15 pacjentów z barwnikowym zwyrodnieniem siatkówki, chorobą zwyrodnieniową, w której wyspecjalizowane światłoczułe komórki fotoreceptorowe w oku obumierają, powoli powodując ślepotę. Celem leczenia jest zaprojektowanie DNA różnych komórek siatkówki, zwanych komórkami zwojowymi, tak aby zamiast tego odpowiadały one na światło, wysyłając sygnały do ​​mózgu.

Badanie w Teksasie będzie uważnie śledzone przez neurologów, którzy mają nadzieję, że ostatecznie wykorzystają optogenetykę w ludzkim mózgu do leczenia choroby Parkinsona lub ciężkiej choroby psychicznej. To będzie kopalnia złota informacji na temat prowadzenia badań optogenetycznych na ludziach, mówi Antonello Bonci, neurolog, który jest dyrektorem naukowym programu badań stacjonarnych w Narodowym Instytucie ds. Narkomanii w Baltimore.

Pacjenci z barwnikowym zwyrodnieniem siatkówki tracą widzenie peryferyjne i nocne, zanim ostatecznie staną się ślepi. Kandydaci do badania RetroSense nie będą w stanie zobaczyć nic więcej poza ręką poruszającą się przed ich twarzą. Sean Ainsworth, dyrektor generalny RetroSense, ma nadzieję, że po zabiegu pacjenci zobaczą stoły i krzesła, a może przeczytają duże litery.

Optogenetyka została opracowana dziesięć lat temu w laboratoriach neuronauki jako sposób na precyzyjną kontrolę aktywności komórek nerwowych. Działa poprzez dodanie instrukcji DNA dla wrażliwego na światło białka, rodopsyny kanałowej, której algi używają do wykrywania światła słonecznego i poruszania się w jego kierunku. Dodany do nerwu powoduje, że komórka zapala się pod wpływem światła o określonej długości fali.

Technologia już teraz pomaga naukowcom dokonać szybkich postępów w zrozumieniu, jakie komórki mózgowe leżą u podstaw ruchu, motywacji, bólu i wielu innych podstawowych funkcji mózgu u zwierząt. W jednym eksperymencie naukowcy ze Stanford University kierowani przez Karla Deisserotha, jednego z wynalazców optogenetyki, odkryli, że mogą włączać i wyłączać uczucie strachu u myszy, kierując światło przez kabel światłowodowy do określonych komórek w ich mózgach.

Firma RetroSense została założona w 2009 roku w celu komercjalizacji badań przeprowadzonych przez Zhuo-Hua Pan, eksperta ds. wizji z Uniwersytetu Wayne State University, który zdał sobie sprawę, że oko może być najłatwiejszym miejscem do zastosowania optogenetyki. W przeciwieństwie do mózgu, oko jest przezroczyste i wrażliwe na światło, a leczenie genami jest znacznie łatwiejsze. Nie potrzeba dodatkowego sprzętu ani kabli światłowodowych, ponieważ światło pada bezpośrednio na siatkówkę.

Oko ma dwa rodzaje fotoreceptorów. Czopki, nazwane od ich kształtu, odpowiadają za widzenie kolorów. Pręty reagują na światło w nocy. Oba reagują na nadchodzące fotony, generując sygnał elektryczny, który jest przekazywany przez kolejne komórki nerwowe do nerwu wzrokowego, a następnie do mózgu.

Aby przezwyciężyć utratę fotoreceptorów, strategia stworzona przez Pan i przyjęta przez RetroSense polega na wstrzykiwaniu wirusów obciążonych DNA alg do centrum oka. Ich celem jest najwyższa warstwa komórek siatkówki, zwana zwojami. Gdy zaczną wytwarzać światłoczułe białko, komórki zwojowe powinny zapalić się w odpowiedzi na światło .

Pan oczekuje, że leczenie wygeneruje w siatkówce co najmniej 100 000 komórek światłoczułych. To może przełożyć się na znaczącą wizję. Jak dotąd jedyną komercyjną technologią przywracającą ograniczony wzrok osobom niewidomym jest implant elektryczny zwany Argus II, który przesyła wideo z kamery do arkusza 60 elektrod wszytych wewnątrz siatkówki, ale dostarcza tylko kilka pikseli informacji wizualnej przy czas.

Białko z alg ma pewne ograniczenia. Po pierwsze, reaguje tylko na niebieski składnik naturalnego światła. W rezultacie RetroSense oczekuje od pacjentów widzenia monochromatycznego. Być może mózg przetworzy to jako czarno-białe, mówi Ainsworth. Pacjenci mogą postrzegać obiekt, który w ogóle nie odbija niebieskiego światła, jako czarny.

Spekulacje na temat tego, co ludzie zobaczą, a czego nie zobaczą – i jakie będzie to subiektywne doświadczenie – wynikają z wyników badań na ślepych myszach. Jens Duebel , który prowadzi grupę badającą rekonstrukcję wzroku optogenetycznego w Instytut Wizji , w Paryżu, mówi, że po leczeniu niewidome myszy poruszają głowami, aby podążać za obrazem, a także unikają jasnego światła, gdy są trzymane w ciemnym pudełku, tak jak robią to zdrowe myszy.

Ponieważ białko alg nie jest tak wrażliwe na światło jak normalna siatkówka, Duebel uważa, że ​​pacjenci mogą widzieć w świetle zewnętrznym, ale niezbyt dobrze w pomieszczeniach. Duebel jest związany z GenSight Biologics z Paryża, firmy, która opracowała parę mikroprojektorów montowanych na goglach, która, jak sądzi, może rozwiązać ten problem. Gogle przekonwertują materiał wideo na długości fal światła, na które może reagować genetycznie zmieniona siatkówka. Francuskiej firmy dzieli jeszcze kilka lat od rozpoczęcia badań klinicznych swojej technologii, mówi Duebel.

Inne metody leczenia wykorzystujące optogenetykę są w trakcie opracowywania. Kalifornijska firma Circuit Therapeutics opracowuje optogenetyczne leczenie bólu przewlekłego. Obwód jest również finansowany przez Fundacja Michaela J. Foxa na rzecz badań nad chorobą Parkinsona , który chce ustalić, czy możliwe jest kontrolowanie drżenia Parkinsona za pomocą źródła światła wewnątrz mózgu. Do tej pory udało się to osiągnąć za pomocą leków lub wszczepionych elektrod.

Bonci mówi, że zanim optogenetyka będzie mogła zostać zastosowana terapeutycznie w mózgu, naukowcy będą potrzebować więcej informacji na temat komórek, na które należy celować. Ale to już pięć lat, a nie 20 lat, mówi.

ukryć