Είναι η πρώτη φορά που έχει αποκατασταθεί μερικά η όραση με τη χρήση της οπτογενετικής, ενός κλάδου της βιολογικής έρευνας που έχει σκοπό τον έλεγχο των νευρικών κυττάρων μέσω του φωτός.
άρθρο του Jackson Ryan, 26 Μαΐου, 2021
Επιστήμονες κατάφεραν να αποκαταστήσουν μερικώς την όραση σε έναν 58χρονο άνδρα που πάσχει από αμφιβληστροειδίτιδα, με έγχυση γενετικά τροποποιημένων ιών στο μάτι του. Ο άνδρας, που ήταν τυφλός για δεκαετίες, μπόρεσε να δει μικρά αντικείμενα όπως ένα δοχείο ή ένα τετράδιο όταν φορούσε ένα ζευγάρι ειδικά κατασκευασμένων γυαλιών.
Η πρωτοποριακή αυτή θεραπεία περιγράφεται σε ένα άρθρο που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature Medicine. Βασίζεται στην οπτογενετική, έναν νεοσύστατο κλάδο της έρευνας βιολογίας που έχει σκοπό τον έλεγχο των νευρικών κυττάρων μέσω του φωτός.
«Αυτά είναι πολύ συναρπαστικά αποτελέσματα,» δήλωσε ο Raymond Wong, ένας βιολόγος βλαστικών κυττάρων στο Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης που αναπτύσσει θεραπείες για ασθένειες των ματιών και που δεν ήταν συνδεδεμένος με αυτή την έρευνα.
Παρότι τα πιθανά θεραπευτικά οφέλη είναι τεράστια, ο Wong σημειώνει πως η τεχνική έχει χρησιμοποιηθεί μόνο σε έναν ασθενή μέχρι στιγμής. Αποτελεί μέρος μιας κλινικής δοκιμής σε εξέλιξη για τον έλεγχο της ασφάλειας και ανεκτικότητας της γονιδιακής θεραπείας. Οι συνεχιζόμενες δοκιμές και βελτιώσεις θα μπορούσαν να έχουν ως αποτέλεσμα η τεχνική αυτή να βοηθά τους τυφλούς ασθενείς να ανταποκρίνονται με πιο αποτελεσματικό τρόπο στις δραστηριότητες της καθημερινής ζωής.
Αλλά πώς το κατάφεραν; Με την προσαρμογή κυττάρων του ματιού έτσι ώστε να είναι πιο ευαίσθητα στο φως.
Ο υπολογιστής του ματιού
Ο αμφιβληστροειδής λειτουργεί σαν ένας «βιολογικός υπολογιστής στο πίσω μέρος του ματιού σας,» σύμφωνα με τον Botond Roska, ερευνητή βιοϊατρικής στο Πανεπιστήμιο της Βασιλείας και συγγραφέα της νέας έρευνας.
Ο υπολογιστής αυτός έχει στοιβάδες. Το φως φιλτράρεται μέσα από το μάτι και αλληλεπιδρά με εξειδικευμένους φωτοϋποδοχείς στην κατώτερη στοιβάδα του υπολογιστή. Οι φωτοϋποδοχείς αυτοί είναι γνωστοί ως ραβδία και κωνία, οι οποίοι περνούν σήματα σε άλλα εξειδικευμένα κύτταρα, γνωστά ως γαγγλιακά κύτταρα, που βρίσκονται στην ανώτερη στοιβάδα του υπολογιστή.
Στην αμφιβληστροειδίτιδα, η κατώτερη στοιβάδα είναι ανακατεμένη. Τα ραβδία και τα κωνία λειτουργούν λάθος ή πεθαίνουν λόγω δεκάδων γενετικών μεταλλάξεων που μπορούν να οδηγήσουν στην ασθένεια, η οποία επηρεάζει έως και 1 στους 4.000 ανθρώπους παγκοσμίως.
Στην περίπτωση του 58χρονου ασθενή, οι φωτοϋποδοχείς του δεν ήταν λειτουργικοί, αλλά τα γαγγλικά κύτταρα του αμφιβληστροειδή λειτουργούσαν. Σε αυτά τα κύτταρα στόχευσαν οι ερευνητές με την οπτογενετική θεραπεία.
Σύμφωνα με τον Philip Lewis, βιοϊατρικό μηχανικό στο Πανεπιστήμιο Monash, «η οπτογενετική είναι η επιστήμη του να παίρνεις κύτταρα που δεν είναι ευαίσθητα στο φως και να εισάγεις γονίδια που τα κάνουν ευαίσθητα στο φως».
Η ομάδα δημιούργησε έναν ιικό φορέα, παρόμοιο με αυτόν που χρησιμοποιήθηκε για τη χορήγηση εμβολίων COVID-19, ο οποίος εισάγει ένα γονίδιο που είναι ευαίσθητο στο κόκκινο φως στα γαγγλιακά κύτταρα. Μόλις το γονίδιο εισαχθεί στον οφθαλμό, παράγει μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη ανίχνευσης φωτός γνωστή ως channelrhodopsin, η οποία παράγεται συνήθως από φύκια και βοηθά τον οργανισμό να ψάξει για το φως του ήλιου.
Μία όραση
Για την αποκατάσταση της όρασης, ο ασθενής χρειάζεται να φοράει ένα ζευγάρι ειδικών γυαλιών, τα οποία μετατρέπουν το φως σε μονοχρωματικές εικόνες και τις προβάλουν σε πραγματικό χρόνο στα προσαρμοσμένα κύτταρα του αμφιβληστροειδή.
Τα γυαλιά είναι καίρια και χωρίς αυτά ο ασθενής είναι πλήρως τυφλός, καθώς λειτουργούν περίπου όπως τα μη-λειτουργικά ραβδία και κωνία.
Μετά την έγχυση, ο ασθενής δεν παρατήρησε σημαντικές αλλαγές στην όρασή του για κάποιους μήνες. Ξαφνικά όμως δήλωσε ότι μπορούσε να δει τις λευκές ρίγες μιας διάβασης ενώ φορούσε τα γυαλιά. Ο ασθενής υποβλήθηκε σε αρκετούς ελέγχους στο εργαστήριο, ενώ η ομάδα των ερευνητών δημοσίευσε δύο βίντεο που τον δείχνουν να προσπαθεί να εντοπίσει μεγάλα αντικείμενα, όπως ένα τετράδιο, αλλά και μικρότερα αντικείμενα, όπως δοχεία, με τα γυαλιά και χωρίς.
Το θετικό είναι ότι η βελτίωση στην όραση διατηρήθηκε σχεδόν δύο χρόνια, έως και 20 μήνες μετά την έγχυση.
«Παρότι αυτή η θεραπεία δεν αποκατέστησε την όραση του ασθενή σε φυσιολογικά επίπεδα, η αποκατάσταση έστω και κάποιων βασικών επιπέδων όρασης μπορεί να βοηθήσει τους τυφλούς ασθενείς να ανταποκριθούν σε καθημερινές δραστηριότητες και βελτιώνει κατά πολύ την ποιότητα ζωής τους,» δήλωσε ο Wong.
Με το βλέμμα στο μέλλον
Η έρευνα έχει μόνο έναν ασθενή καθώς η πανδημία δημιούργησε προβλήματα στην ικανότητα της ερευνητικής ομάδας να εκπαιδεύσει κι άλλους συμμετέχοντες στην κλινική δοκιμή.
Καθώς η πανδημία αρχίζει να αντιμετωπίζεται, οι ερευνητές ευελπιστούν ότι θα μπορέσουν να ξεκινήσουν την εκπαίδευση και άλλων ασθενών της κλινικής δοκιμής για να αξιολογήσουν κατά πόσο βοηθούν τα γυαλιά. Η προσδοκώμενη ημερομηνία ολοκλήρωσης της δοκιμής είναι στο τέλος του 2025.
Πέρα από την αποκατάσταση της όρασης για όσους υποφέρουν από αμφιβληστροειδίτιδα, η οπτογενετική είναι ήδη επαναστατική μέθοδος στην ιατρική και, σύμφωνα με τον Lewis, «οι πλήρεις δυνατότητές της ακόμα ερευνώνται».
Οι επιστήμονες έχουν προσπαθήσει να επηρεάσουν κύτταρα χρησιμοποιώντας ηλεκτρική διέγερση εδώ και δεκαετίες, αλλά αυτή η μέθοδος δεν είναι αρκετά ελεγχόμενη. Είναι σαν να προσπαθείς να ελέγξεις έναν κεραυνό μέσα στον εγκέφαλο. Διεγείρεται μια περιοχή, αλλά όχι συγκεκριμένα κύτταρα.
Με την οπτογενετική, οι ερευνητές μπορούν να προσαρμόσουν γενετικά συγκεκριμένα νευρικά κύτταρα για να ανταποκρίνονται σε φωτοδιέγερση. Έτσι υπάρχει περισσότερος έλεγχος στη δραστηριότητα του κυττάρου και οι ερευνητές μπορούν να μελετήσουν τον εγκέφαλο με μεγαλύτερη ακρίβεια. Η ακρίβεια αυτή είναι κρίσιμη. Σε ζωικά μοντέλα της νόσου Πάρκινσον, οι επιστήμονες έχουν καταφέρει να ρυθμίσουν κινητικές συμπεριφορές χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική. Η εναλλαγή της συγκεκριμένης δραστηριότητας των νευρικών κυττάρων μέσω του φωτός μπορεί να αποτελέσει θεραπευτική στρατηγική για την αντιμετώπιση της νόσου.
«Είναι ξεκάθαρο ότι το φως έχει να παίξει σημαντικό ρόλο στο μέλλον της περίθαλψης και της θεραπείας,» δήλωσε ο Lewis.