O terapie bazată pe gene a restabilit parțial vederea unui orb

Un nou tip de terapie genetică care reconecta celulele nervoase din ochi a oferit unui orb o vedere limitată.

Bărbatul în vârstă de 58 de ani are o boală genetică numită retinită pigmentară, care provoacă moartea celulelor care adună lumina din retină. Înainte de tratament, cunoscut sub numele de terapie optogenetică, bărbatul putea detecta puțină lumină, dar nu putea vedea mișcarea sau alege obiectele. Acum poate vedea și număra obiecte și chiar a raportat că poate vedea dungile albe ale unei treceri de pietoni, au raportat cercetătorii pe 24 mai în Medicina Naturii. Vederea lui este încă limitată și îi impune să poarte ochelari speciali care trimit impulsuri de lumină către ochiul tratat.

„Este incitant. Este foarte bine să văd că funcționează și că primesc niște răspunsuri clare de la pacienți”, spune David Birch, expert în degenerescenta retinei la Fundația Retina din Southwest din Dallas. Birch a efectuat studii clinice cu alte terapii optogenetice, dar nu a fost implicat în acest studiu.

Un bărbat care are o boală degenerativă a ochilor este capabil să detecteze lumina, dar de obicei nu poate deosebi obiectele. După terapie optogenetică și luni de antrenament cu ochelari speciali care trimit impulsuri de lumină către ochiul său tratat, a putut să vadă o carte și o sticlă de dezinfectant pentru mâini pe o masă.

Cercetătorii lucrează de mai bine de un deceniu la terapii optogenetice pentru a restabili vederea persoanelor cu boli oculare degenerative, cum ar fi retinita pigmentară (SN: 5/15/15). Terapia implică utilizarea unei proteine ​​sensibile la lumină pentru a face celulele nervoase să emită un semnal către creier atunci când sunt lovite cu o anumită lungime de undă a luminii.

Terapia optogenetică este diferită de terapia genică tradițională, care înlocuiește o versiune defectuoasă a unei gene cu una sănătoasă. De asemenea, este diferită de editarea genelor, care utilizează instrumente moleculare, cum ar fi CRISPR/Cas9, pentru a repara variantele care cauzează boli în anumite gene. În 2017, Administrația pentru Alimente și Medicamente din SUA a aprobat o terapie genică tradițională care tratează forme rare de orbire moștenită cauzată de mutații în RPE65 gena. Și alți cercetători fac studii clinice de editare a genelor pentru a corecta o anumită mutație care provoacă o formă moștenită de orbire numită amauroză congenitală Leber 10 (SN: 14/8/19).

Aceste terapii pot opri sau încetini progresia bolilor degenerative ale ochiului, dar nu ajută oamenii care și-au pierdut deja vederea, spune Botond Roska, neuroștiință și terapeut genetic la Institutul de Oftalmologie Moleculară și Clinică din Basel și Universitatea din Basel din Elveția. Terapia genică și editarea genelor vizează, de asemenea, numai anumite gene, dar retinita pigmentară poate fi cauzată de modificări în oricare dintre cele peste 50 de gene. Terapia optogenetică poate ajuta persoanele care și-au pierdut vederea din cauza multor boli, indiferent de modificările genice care le provoacă. Astfel de boli includ potențial degenerescența maculară, care afectează milioane de oameni din întreaga lume.

Versiunile anterioare ale terapiei optogenetice au folosit o proteină numită channelrhodopsin-2 din alge pentru a face celulele nervoase să răspundă la lumină. Această proteină necesită multă lumină albastră strălucitoare pentru a o face să funcționeze. „Este ca și cum ai privi soarele în deșert”, spune José-Alain Sahel, oftalmolog și specialist în retină la Universitatea din Pittsburgh și Universitatea Sorbona din Paris. Nivelul de lumină necesar pentru a porni proteina ar putea ucide orice celule rămase în retină. Așadar, Sahel, Roska și colegii și-au dezvoltat terapia folosind o proteină diferită care detectează lumina, care răspunde la lumina chihlimbar, care dăunează mai puțin celulelor decât lungimile de undă albastre sau verzi.

Echipa a folosit un virus numit virus adeno-asociat pentru a furniza instrucțiuni pentru producerea proteinei anumitor celule din ochii bărbatului. Echipa a ales să introducă instrucțiunile într-un strat de celule nervoase numite celule ganglionare.

Retina are trei straturi: tijele și conurile care adună lumina sunt în partea din spate a retinei. Acele celule fotoreceptoare sunt primele care mor în boala degenerativă. Urmează un strat de celule nervoase cunoscut sub numele de celule bipolare. Ei procesează informațiile vizuale și transmit semnale celulelor ganglionare din al treilea strat. Celulele ganglionare lansează mesaje către centrii vizuali din creier.


De la astronomie la zoologie

Abonați-vă la Știri Științe pentru a vă satisface apetitul omnivor pentru cunoașterea universală.

Abonati-va

Unii cercetători, inclusiv echipa lui Sahel și Roska, experimentează, de asemenea, inserarea proteinelor optogenetice în celule bipolare, conuri latente (cele care și-au pierdut funcția, dar nu au murit) sau alte celule nervoase. Dar celulele ganglionare au fost cea mai ușoară țintă, spune Roska. Ele pot fi atinse prin simpla injectare a virusului în centrul ochiului. Și celulele ganglionare rămân mult timp după ce bastonașele, conurile și celulele bipolare au murit.

Francezul încă nu poate vedea fără ochelari speciali care îi trimit pulsuri de lumină chihlimbar în ochi. Asta pentru că celulele ganglionare răspund de obicei la schimbările luminii. Dacă lumina este constantă, acestea nu continuă să tragă, așa că sunt necesare impulsuri, spune Roska.

În plus, în timp ce vederea normală poate funcționa în lumina slabă a stelelor până în cea mai însorită zi de pe plajă, proteinele optogenetice au o gamă foarte limitată de niveluri de lumină sub care pot funcționa, spune Zhuo-Hua Pan, un neuroștiință al vederii la Wayne State University în Detroit nu este implicat în cercetare. Ochelarii folosesc tehnologia camerei digitale pentru a regla automat nivelurile de lumină pentru a le trimite către ochiul bărbatului. Persoanele care primesc terapie optogenetică ar putea avea nevoie să poarte ochelari de protecție pentru a ajuta la procesarea informațiilor vizuale înainte de a ajunge la creier, spun Pan și Birch.

Cu ochelarii trimițând impulsuri de lumină către ochiul său tratat, bărbatul a putut vedea și recunoaște obiecte precum o carte, pahare și o sticlă de dezinfectant pentru mâini pe o masă.

Cercetătorii demonstrează că ochelarii sunt necesari pentru ca bărbatul să vadă obiectele. Pentru a arăta cu adevărat că terapia a funcționat, cercetătorii ar trebui să vadă dacă îi strălucește lumina chihlimbar în ochi. inainte de terapia ar putea fi suficientă pentru a-i permite să vadă, spune Sheila Nirenberg, specialist în neuroștiință la Weill Cornell Medicine din New York și fondator al Bionic Sight, o companie care folosește și optogenetica pentru a trata orbirea. Dacă da, asta ar sugera că doar lumina strălucitoare, nu terapia în sine, se află în spatele schimbării vederii.

Compania ei a raportat într-un comunicat de presă din martie că persoanele nevăzătoare din studiul său clinic ar putea vedea lumina și mișcarea după tratament. Rezultatele sunt preliminare. Un raport complet din studiul clinic poate fi la un an sau mai mult, spune Nirenberg.

O altă companie, Nanoscope Technologies din Bedford, Texas, a declarat într-o prezentare la o întâlnire virtuală a Academiei Americane de Oftalmologie din noiembrie că a restabilit, de asemenea, vederea limitată unor persoane cu retinită pigmentară. Dar o contabilitate completă a datelor nu a fost publicată. „Fără detalii, este dificil de evaluat”, spune Pan.

The Medicina Naturii Raportul este încurajator, deoarece arată unele dintre aceste detalii, deși Pan spune că vrea să afle mai multe despre ceea ce poate vedea pacientul în afara laboratorului. Totuși, el spune că este mulțumit că munca dă în sfârșit rezultate. „Așteptăm să auzim asta de mulți ani.”

Sahel și Roska subliniază că terapia nu este un remediu pentru orbire. „Deocamdată, tot ce putem spune este că există un singur pacient… cu o diferență funcțională”, spune Roska. Sahel adaugă: „Este o piatră de hotar pe drumul către rezultate și mai bune”.