58-годишен мъж, който от години е сляп, вижда достатъчно добре, за да различава фигури, включително белите линии на пешеходна пътека. Напредъкът идва благодарение на технология, наречена „оптогенетика“, вид генна терапия, която доставя светлинно чувствителни молекули в окото. Молекулите, наречени опсини, генерират електрически сигнал, когато са изложени на определена дължина на вълната на светлината.
В здравите очи клетки, наречени фоторецептори, реагират на светлината, като изпращат електрически сигнали към друг тип клетки, наречени ганглийни клетки, а те от своя страна предават сигнала на мозъка.
Пациентът в проучването е диагностициран на 18-годишна възраст с очно заболяване, наречено пигментен ретинит, което кара фоторецепторните клетки да умират. С течение на времето зрението му се влошава и когато се записва в проучването, той просто може да различи светлината и тъмнината.
„За щастие, ако може така да се каже, само фоторецепторите дегенерират, а останалата част от ретината остава жива и функционална“, казва Бърнард Гили, съосновател на GenSight Biologics, компанията, която разработва терапията. „Това, което правим с оптогенетиката, е да се опитаме да възстановим функцията за преобразуване на светлината в електрически сигнал.“
За целта изследователите инжектират ген директно в окото. Избраният от тях опсин е модифицирана версия, открита в водорасли, предназначена да реагира на светлината в червено-оранжевата част на спектъра. В рамките на 6 месеца ганглийните клетки в окото на пациента започват да произвеждат опсиновия протеин.
Дадени са му очила, които превръщат видимия спектър в модел на оранжеви светлини, достатъчно ярки, за да активират опсините, но той все още не вижда. Първо, той трябва да тренира мозъка си, за да интерпретира сигналите, идващи от очилата.
Ние виждаме с мозъка си, а не с очите си. Когато слепотата настъпи по-късно в живота, мозъкът вече знае как да обработва сигналите, идващи от очите. Тези нервни пътища могат да бъдат преквалифицирани, за да интерпретират нови видове сигнали, като тези, идващи от опсините. Но това изисква работа.
Фоторецепторите в нормални ретини реагират на широк спектър от светлинни дължини на вълните, обхващащи спектъра на видимите цветове. Опсинът, който GenSight използва, реагира само на светлината в тъмно оранжевата / червената част на спектъра. Специалните очила поглъщат зрителното поле и го превръщат в кехлибарена светлина, която може да задейства опсина в ганглийните клетки на пациента и да изпрати сигнал до мозъка.
„Основахме GenSight, за да приложим този подход“, казва Хосе-Ален Сахел, професор по офталмология в Медицинския център на Университета в Питсбърг и съосновател на GenSight. „Фармацевтична компания би могла да работи върху генната терапия, а компанията за медицински изделия би могла да работи върху очилата, но те няма да могат да работят по частта за генната терапия. Смятахме, че трябва да изградим много фокусиран подход, който да включва всички тези технологии, интегрирани около пациента. „
Пациентът в изследването прекарва месеци, практикувайки с очилата, преди да започне да вижда нещо. Дори сега визията му се ограничава до разграничаване на висококонтрастни форми, като черен тефтер на бяла маса. „Не е като да създаваш образ и да го проектираш върху мозъка“, казва Сахел. „Въпросът е да се изпрати сигнал, който има значение за мозъка. Може да започне като звездно небе с някои съзвездия, но след това с обучение ще разберете, че тази подредба на точки съответства на врата или прозорец. „
Сахел казва, че мисли за пациента, като за съизследовател, тъй като алгоритъмът в очилата може да бъде променен и оптимизиран въз основа на обратната връзка. „Пациентът наистина ни учи какво вижда и след това се опитваме да го осмислим заедно“.
Въпреки че няколко пациенти до момента са получили инжекцията, поради Covid-19, само един досега е тренирал с очилата.
Оптогенетиката първоначално е създадена като инструмент за изследване на невронната активност в мозъка. Първите открити опсини, реагиращи на синьо-зелена светлина са открити в клетките на водораслите, които могат да се придвижат към или далеч от светлината, за да оптимизират фотосинтезата. От първата демонстрация на оптогенетиката в човешките неврони през 2004 г. в лабораториите са открити или създадени много нови опсини.
За да пресъздадат естественото зрение, опсините трябва да реагират на ниски и високи нива на светлина, а също така да подават електрически импулси достатъчно бързо, за да създадат „честота на кадрите“, съвместима с нормалното зрение. GenSight избира опсин, наречен „Chrimson“, който реагира на тъмно оранжева светлина, но други изследователи тестват опсини от човешки конусчеви клетки в проучвания върху животни. Слепи мишки, на които са дадени човешки конусчеви опсини, могат да виждат достатъчно добре, за да изследват нови играчки в техните домове.
„Chrimson е невероятно бърз, но не е много чувствителен“, казва Джон Фланъри, изследовател по оптогенетика в UC Berkeley. Той експериментира с опсини, открити в конусчевите клетки на човешката ретина, които са достатъчно чувствителни, за да реагират на околната светлина в стаята, но не могат да изпращат електрически импулси толкова бързо, колкото Chrimson. Когато човешките конусчеви опсини са дадени на слепи мишки, животните възвръщат достатъчно зрение, за да изследват заобикалящата ги среда. „Изглежда, че конусчевия опсин е правилният баланс между чувствителност и скорост“, казва Фланери. Мишките не могат да съобщят какво виждат, но те движат очите и главите си наоколо, както правят здравите мишки.
В изследванията на зрението и слуха много изследователи са постигнали обещаващи резултати в оптогенната технология в животински модели. Успехът на GenSight при човешки пациент показва, че оптогенетиката може да бъде доставена безопасно и ефективно, окуражаващ резултат, който осигурява солиден прецедент за бъдещи клинични изпитвания на оптогенни терапии.
Източник: forbes.com
