Pirmajā cilvēka optoģenētikas pārbaudē ārstu mērķis ir atjaunot redzi neredzīgajiem

Ja viss noritēs saskaņā ar plānu, kaut kad nākammēnes ķirurgs Teksasā ar adatu injicēs vīrusus, kas piekrauti ar DNS no gaismas jutīgām aļģēm juridiski akla cilvēka acī, cerot, ka tas varētu ļaut pacientam atkal redzēt, ja tikai izplūduši melnbalti.

Pētījums, ko sponsorēja jaunuzņēmums ar nosaukumu RetroSense terapija , Ann Arbor, Mičiganas štatā, ir paredzams, ka tas būs pirmais optoģenētikas tests cilvēkiem, kas ir neirozinātnes laboratorijās izstrādāta tehnoloģija, kas izmanto gēnu terapijas un gaismas kombināciju, lai precīzi kontrolētu nervu šūnas.

Izmēģinājums, ko veiks ārsti pie Dienvidrietumu tīklenes fonds , tiks iesaistīti pat 15 pacienti ar pigmentozo retinītu — deģeneratīvu slimību, kurā mirst specializētās gaismas jutīgās fotoreceptoru šūnas acī, lēnām izraisot aklumu. Ārstēšanas mērķis ir izveidot dažādu tīklenes šūnu DNS, ko sauc par ganglija šūnām, lai tās varētu reaģēt uz gaismu, raidot signālus smadzenēm.

Teksasas pētījumam rūpīgi sekos neirozinātnieki, kuri cer beidzot izmantot optoģenētiku cilvēka smadzenēs, lai ārstētu Parkinsona slimību vai smagas garīgās slimības. Tā būs zelta raktuves informācijai par optoģenētikas pētījumu veikšanu cilvēkiem, saka Antonello Bonci, neirozinātnieks, kurš ir Baltimoras Nacionālā narkotiku lietošanas institūta intramurālās pētniecības programmas zinātniskais vadītājs.

Pacienti ar pigmentozu retinītu zaudē perifēro un nakts redzi, līdz galu galā kļūst akli. RetroSense pētījuma kandidāti nevarēs redzēt daudz vairāk kā roku, kas kustas viņu sejas priekšā. RetroSense izpilddirektors Šons Ainsvorts saka, ka cer, ka pēc ārstēšanas pacienti redzēs galdus un krēslus vai varbūt lasīs lielus burtus.

Optoģenētika tika izstrādāta pirms desmit gadiem neirozinātņu laboratorijās, lai precīzi kontrolētu nervu šūnu darbību. Tas darbojas, pievienojot DNS instrukcijas gaismas jutīgam proteīnam kanālarodopsīnam, ko aļģes izmanto, lai sajustu saules gaismu un virzītos uz to. Pievienots nervam, tas izraisa šūnas aizdegšanos, pakļaujoties noteiktam gaismas viļņa garumam.

Šī tehnoloģija jau palīdz zinātniekiem panākt strauju progresu, lai izprastu, kuras smadzeņu šūnas ir dzīvnieku kustības, motivācijas, sāpju un daudzu citu smadzeņu pamatfunkciju pamatā. Kādā eksperimentā Stenfordas universitātes pētnieki, kuru vadīja Karls Deisserots, viens no optoģenētikas izgudrotājiem, atklāja, ka viņi var ieslēgt un izslēgt baiļu sajūtu pelēm, izšaujot gaismu caur optiskās šķiedras kabeli noteiktās smadzeņu šūnās.

Uzņēmums RetroSense tika dibināts 2009. gadā, lai komercializētu pētījumus, ko veica Zhuo-Hua Pan, Veina štata universitātes redzes eksperts, kurš saprata, ka acs varētu būt vienkāršākā vieta optoģenētikas izmantošanai. Atšķirībā no smadzenēm, acs ir caurspīdīga un jutīga pret gaismu, un to ir daudz vieglāk ārstēt ar gēnu terapiju. Nav nepieciešama papildu aparatūra vai optiskās šķiedras kabeļi, jo gaisma spīd tieši uz tīkleni.

Acī ir divu veidu fotoreceptoru šūnas. Konusi, kas nosaukti to formas dēļ, ir atbildīgi par krāsu redzi. Stieņi reaģē uz gaismu naktī. Abi reaģē uz ienākošajiem fotoniem, radot elektrisku signālu, kas tiek nodots caur virkni nervu šūnu uz redzes nervu un pēc tam uz smadzenēm.

Lai pārvarētu fotoreceptoru zudumu, Pan izveidotā un RetroSense pieņemtā stratēģija darbojas, acs centrā injicējot vīrusus, kas piepildīti ar aļģu DNS. Viņu mērķis ir tīklenes augšējais šūnu slānis, ko sauc par ganglijiem. Kad ganglija šūnām ir sākusies gaismas jutīgā proteīna veidošanās, tām ir jāiedegas, reaģējot uz gaismu .

Pan sagaida, ka ārstēšana tīklenē radīs vismaz 100 000 gaismas sensoru šūnu. Tas varētu pārvērsties par būtisku redzējumu. Līdz šim vienīgā komerciālā tehnoloģija, lai atjaunotu ierobežotu redzi neredzīgiem cilvēkiem, ir elektriskais implants, ko sauc par Argus II, kas pārraida video no kameras uz 60 elektrodu loksni, kas iešūta tīklenes iekšpusē, taču tā nodrošina tikai dažus pikseļus vizuālās informācijas. laiks.

Aļģu proteīnam ir daži ierobežojumi. Viens no tiem ir tas, ka tas reaģē tikai uz dabiskās gaismas zilo komponentu. Rezultātā RetroSense sagaida, ka pacientiem būs monohromatiska redze. Iespējams, smadzenes to apstrādās kā melnbaltu, saka Ainsvorts. Pacienti objektu, kas neatspoguļo zilo gaismu, var uztvert kā melnu.

Spekulācijas par to, ko cilvēki redzēs vai neredzēs, un kāda būs šī subjektīvā pieredze, izriet no pētījumu rezultātiem ar aklajām pelēm. Jenss Duebels , kurš vada grupu, kas pēta optoģenētisko redzes atjaunošanu Redzes institūts , Parīzē, saka, ka pēc ārstēšanas aklās peles kustinās galvu, lai sekotu attēlam, kā arī izvairīsies no spilgtas gaismas, ja tās tiek turētas tumšā kastē, tāpat kā veselas peles.

Tā kā aļģu proteīns nav tik jutīgs pret gaismu kā parasta tīklene, Duebel uzskata, ka pacienti varētu redzēt āra apgaismojumā, bet ne pārāk labi telpās. Duebel ir saistīts ar GenSight Biologics Parīzē, uzņēmums, kas izstrādāja pāris uz brillēm piestiprinātus mikroprojektorus, pēc tā domām, varētu pārvarēt šo problēmu. Brilles pārveidos video plūsmu gaismas viļņu garumos, uz kuriem var reaģēt ģenētiski izmainīta tīklene. Duebel saka, ka franču uzņēmums joprojām ir pāris gadu attālumā no savas tehnoloģijas klīniskās izpētes uzsākšanas.

Tiek izstrādātas citas ārstēšanas metodes, kurās izmanto optoģenētiku. Kalifornijas uzņēmums Circuit Therapeutics izstrādā optoģenētisku hronisku sāpju ārstēšanu. Circuit tiek finansēts arī no Michael J. Fox fonds Parkinsona pētījumiem , kas vēlas noskaidrot, vai ir iespējams kontrolēt Parkinsona trīci, izmantojot gaismas avotu smadzenēs. Līdz šim tas tika panākts ar zālēm vai implantētiem elektrodiem.

Bonci saka, ka pirms optoģenētiku var izmantot terapeitiski smadzenēs, pētniekiem būs nepieciešama vairāk informācijas par to, kurām šūnām mērķēt. Bet tas ir piecu gadu, nevis 20 gadu attālumā, viņš saka.

paslēpties