أدخل العلماء جينة لمستقبلات الضوء الأخضر في عيون الفئران العمياء ، وبعد شهر ، كانت الفئران تتنقل حول العقبات بنفس السهولة مثل تلك التي لا تعاني من مشاكل في الرؤية.

يمكن أن تشاهد الفئران حركة ، يتغير السطوع على مدى ألف مرة ، وتفاصيل دقيقة على جهاز iPad يكفي لتمييز الحروف.

يقول الباحثون إنه في غضون أقل من ثلاث سنوات ، يمكن للعلاج الجيني - الذي تم تسليمه عن طريق فيروس غير نشط - أن يذهب للاختبار في البشر الذين فقدوا البصر بسبب تنكس الشبكية ، مما يعطيهم بشكل مثالي رؤية كافية للتنقل وربما استعادة قدرتها على قراءة أو مشاهدة الفيديو.

يقول إيهود إيزاكوف ، أستاذ البيولوجيا الجزيئية والخلوية في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، ومديرة هيلين ويلز: "ستضخ هذا الفيروس في عين الشخص ، وبعد بضعة أشهر ، سيشاهدون شيئًا ما". معهد العلوم العصبية.

"... كم هو رائع أن يستعيد المكفوفون القدرة على قراءة شاشة كمبيوتر قياسية ، والتواصل عن طريق الفيديو ، ومشاهدة فيلم".

مع الأمراض التنكسية العصبية للشبكية ، غالباً ما يحاول جميع الناس فعل ذلك هو وقف أو إبطاء مزيد من التدهور. لكن شيئا يعيد الصورة في غضون بضعة أشهر - إنه لأمر مدهش أن نفكر فيه. "

يعيش حوالي 170 مليون شخص في جميع أنحاء العالم مع تنكس البقعي المرتبط بالعمر ، والذي يصيب شخصًا واحدًا من 10 فوق سن 55 ، في حين أن 1.7 مليون شخص في جميع أنحاء العالم لديهم الشكل الأكثر شيوعًا للعمى الوراثي ، التهاب الشبكية الصباغي ، الذي يترك الأشخاص عميانًا حسب العمر من 40.

يقول جون فلانيري ، أستاذ البيولوجيا الجزيئية والخلوية في كلية البصريات بالكلية: "لدي أصدقاء ليس لدي أي إدراك للضوء ، وأسلوب حياتهم مؤلم".

عليهم أن ينظروا في ما يعتبره الناس المبصرون أمرا مفروغا منه. على سبيل المثال ، في كل مرة يذهبون فيها إلى فندق ، يختلف تخطيط كل غرفة قليلاً ، ويحتاجون إلى شخص ما ليتجول معهم حول الغرفة أثناء قيامهم بإنشاء خريطة 3D في رؤوسهم. الأشياء اليومية ، مثل طاولة القهوة المنخفضة ، يمكن أن تشكل خطر السقوط. عبء المرض هائل بين الأشخاص الذين يعانون من فقدان البصر الشديد والمعطل ، وقد يكونون أول المرشحين لهذا النوع من العلاج ".

يتضمن العلاج الجديد حقن الفيروسات المعطلة في الجسم الزجاجي لحمل الجين مباشرة في خلايا العقدة. الإصدارات السابقة من العلاج الفيروسي تتطلب حقن الفيروسات تحت شبكية العين (أسفل). (الائتمان: جون فلانيري)

حاليًا ، تقتصر الخيارات المتاحة لهؤلاء المرضى على عملية زرع العين الإلكترونية الموصولة بكاميرا فيديو توضع على زوج من النظارات - إعداد محرج ، غازي وباهظ الثمن ينتج صورة على شبكية العين تعادل ، في الوقت الحالي ، بضع مئات بكسل. تتضمن الرؤية العادية الحادة ملايين البكسل.

تصحيح العيب الوراثي المسؤول عن تنكس الشبكية ليس واضحًا أيضًا ، لأن هناك أكثر من 250 طفرات جينية مختلفة مسؤولة عن التهاب الشبكية الصباغي وحده. تقريبًا 90 من هذه الخلايا تقتل خلايا مستقبلات الشبكية الضوئية ، وهي قضبان حساسة للضوء الخافت والأقماع ، لتصور لون النهار. لكن تنكس الشبكية عادةً ما يمنع طبقات أخرى من خلايا الشبكية ، بما في ذلك خلايا العقدة ثنائية القطب والخلايا الشبكية ، والتي يمكن أن تظل سليمة ، على الرغم من أنها غير حساسة للضوء ، لعدة عقود بعد أن يصبح الناس عمياء تمامًا.

في تجاربهم على الفئران ، نجح الباحثون في جعل 90 في المئة من خلايا العقدة حساسة للضوء.

نظام بسيط

لعكس العمى في هذه الفئران ، صمم الباحثون فيروسًا يستهدف خلايا العقدة الشبكية وحمله مع الجين لمستقبلات حساسة للضوء ، وهو المخروط الأخضر ذي الطول الموجي المتوسط. عادة ، فقط خلايا مستقبلة للضوء مخروطية تعبر عن هذا opsin ويجعلها حساسة للضوء الأخضر والأصفر. عندما قام الباحثون بحقنه في العين ، حمل الفيروس الجين في خلايا العقدة ، التي عادة ما تكون غير حساسة للضوء ، وجعلتها حساسة للضوء وقادرة على إرسال إشارات إلى الدماغ التي فسرها على أنها البصر.

يقول فلانيري: "إلى الحدود التي يمكننا من خلالها اختبار الفئران ، لا يمكنك معرفة سلوك الفئران المعالجة بالحيوان من الفئران العادية دون معدات خاصة". "يبقى أن نرى ما يترجم إلى المريض".

في الفئران ، قام الباحثون بتسليم opsins إلى معظم خلايا العقدة في شبكية العين. لعلاج البشر ، سيحتاجون إلى حقن جزيئات فيروسات أكثر لأن العين البشرية تحتوي على خلايا عصبية أكثر من آلاف المرات من عين الفأرة. لكن الفريق قد طور وسائل لتعزيز التسليم الفيروسي ويأمل في إدخال مستشعر الضوء الجديد في نسبة مئوية عالية مماثلة من خلايا العقدة ، وهو مبلغ يعادل أعداد البكسل المرتفعة للغاية في الكاميرا.

تتبع الخطوط البرتقالية حركة الفئران خلال الدقيقة الأولى بعد أن وضعها الباحثون في قفص غريب. تحافظ الفئران العمياء (أعلى) بحذر على الزوايا والجانبين ، بينما تستكشف الفئران المعالجة (في الوسط) القفص بقدر تقريبًا الفئران ذات الرؤية العادية (أسفل). (الائتمان: إيهود إيزاكوف / جون فلانيري)

جاء إيزاكوف وفلانيري في إطار الإصلاح البسيط بعد أكثر من عقد من المحاولة لمخططات أكثر تعقيدًا ، بما في ذلك إدخال مجموعات خلايا شبكية مستقبلية من الناقلات العصبية المهندسة وراثياً ومفاتيح كيميائية حساسة للضوء. عملت هذه ، لكنها لم تحقق حساسية الرؤية العادية. كما كانت حساسية Opsins من الميكروبات التي تم اختبارها في أماكن أخرى أقل حساسية ، مما يتطلب استخدام نظارات واقية من الضوء.

لالتقاط حساسية عالية للرؤية الطبيعية ، تحول الباحثون إلى مستقبلات الضوء لمستقبلات الخلايا الضوئية. باستخدام فيروس يرتبط بالعدوى يصيب خلايا العقدة بشكل طبيعي ، نجحوا في تسليم الجين ل opsin الشبكية في جينوم خلايا العقدة. اكتسبت الفئران العمياء سابقا الرؤية التي استمرت مدى الحياة.

يقول إيزاكوف: "إن عمل هذا النظام أمر مُرضٍ حقًا ، ويعزى ذلك جزئيًا إلى أنه بسيط جدًا". ومن المفارقات أنه كان بإمكانك القيام بهذا منذ سنوات 20. "

ويقوم الباحثون بجمع الأموال لاتخاذ العلاج الجيني في تجربة بشرية في غضون ثلاث سنوات. تمت الموافقة على أنظمة توصيل AAV مماثلة من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية لأمراض العيون لدى الأشخاص الذين يعانون من أمراض الشبكية التنكسية والذين ليس لديهم بديل طبي.

تتحدى الاحتمالات

وفقًا لفلانيري وإيزاكوف ، فإن معظم الناس في مجال الرؤية يتساءلون عما إذا كان بإمكان الأوبسين العمل خارج خلايا مستقبلات المستقبلات الخاصة بالقضبان والمخروط. سطح مستقبِل الضوء مُزخرف بأوبسينات - رودوبسين في قضبان وأوبسينات حمراء وخضراء وزرقاء في المخاريط - مدمجة في آلة جزيئية معقدة. يعمل التتابع الجزيئي - سلسلة إشارة مستقبلات البروتين G- المقترن - على تضخيم الإشارة بفعالية حتى نتمكن من اكتشاف فوتونات ضوئية مفردة.

يعيد نظام الإنزيم إعادة شحن opsin بمجرد اكتشافه الفوتون ويصبح "مبيّضًا". يقوم نظام التغذية الراجعة بتكييف النظام مع سطوع خلفية مختلفة تمامًا. وقناة أيون متخصصة يولد إشارة الجهد قوية. دون زرع هذا النظام بأكمله ، كان من المنطقي أن نشك في أن opsin لن ينجح.

في شبكية العين الطبيعية ، تقوم مستقبِلات الضوء - قضبان (زرقاء) ومخروطية (خضراء) - باكتشاف إشارات الضوء وترحيلها إلى طبقات أخرى من العين ، وتنتهي بخلايا العقدة (أرجوانية) ، والتي تتحدث مباشرة إلى مركز رؤية الدماغ. (الائتمان: جامعة كاليفورنيا في بيركلي)

لكن Isacoff ، المتخصص في مستقبلات البروتين G في الجهاز العصبي ، عرف أن الكثير من هذه الأجزاء موجودة في جميع الخلايا. كان يشتبه في أن opsin سيتصل تلقائيًا بنظام إشارات خلايا العقدة الشبكية. معا ، حاول هو وفلانري في البداية استخدام رودوبسين ، وهو أكثر حساسية للضوء من مخروط أوبسينس.

من دواعي سرورهم ، عندما أدخلوا رودوبسين في خلايا العقدة من الفئران التي تدهورت قضبانها ومخاريطها بالكامل ، وكانوا بالتالي أعمى ، استعادت الحيوانات القدرة على الكشف عن الظلام - حتى ضوء الغرفة الخافت. ولكن تبين أن رودوبسين كان بطيئًا جدًا وفشل في التعرف على الصور والأشياء.

ثم جربوا المخروط الأخضر opsin ، الذي استجاب لـ 10 مرات أسرع من رودوبسين. بشكل ملحوظ ، تمكنت الفئران من التمييز بالتوازي مع الخطوط الأفقية ، والخطوط متباعدة عن كثب مقابل متباعدة على نطاق واسع (مهمة حدة الإنسان القياسية) ، والخطوط المتحركة مقابل الخطوط الثابتة. كانت الرؤية المستعادة حساسة للغاية بحيث يمكن استخدام أجهزة iPad لشاشات العرض المرئية بدلاً من مصابيح LED الأكثر إشراقًا.

يقول إيزاكوف: "لقد جلب هذا الرسالة بقوة إلى المنزل". "بعد كل شيء ، كم هو رائع أن يستعيد المكفوفون القدرة على قراءة شاشة كمبيوتر قياسية ، والتواصل عن طريق الفيديو ، ومشاهدة فيلم".

هذه النجاحات جعلت إيزاكوف وفلانيري يريدان الذهاب أبعد من ذلك ومعرفة ما إذا كان يمكن للحيوانات التنقل في العالم برؤية مستعادة. والمثير للدهشة ، هنا أيضًا ، أن المخروط الأخضر opsin كان ناجحًا. استعادت الفئران التي كانت عمياء قدرتها على أداء واحدة من أكثر سلوكياتها الطبيعية: التعرف على الأشياء ثلاثية الأبعاد واستكشافها.

ثم سألوا السؤال ، "ماذا سيحدث لو أن شخصًا ذو رؤية مُستعادة ذهب إلى الخارج في ضوء أكثر إشراقًا؟ هل سيصيبهم الضوء؟ "وهنا ، ظهرت ميزة أخرى لافتة للنظر في النظام ، يقول إيزاكوف: يتكيف مسار الإشارات المخروطية الخضراء. الحيوانات أعمى سبق تعديلها لتغير السطوع ويمكن أن تؤدي المهمة تماما وكذلك الحيوانات التي تم رؤيتها. لقد عمل هذا التعديل على مجموعة من حوالي ألف مرة ، أي الفرق ، بشكل أساسي ، بين متوسط ​​الإضاءة الداخلية والخارجية.

يقول فلانيري: "عندما يقول الجميع إن هذا لن ينجح أبدًا وأنك مجنون ، فعادة ما يعني ذلك أنك على شيء ما". في الواقع ، يعد هذا الأمر بمثابة الاستعادة الأولى الناجحة للرؤية المنقوشة باستخدام شاشة كمبيوتر LCD ، وأول من يتكيف مع التغيرات في الإضاءة المحيطة ، والأول لاستعادة رؤية الأشياء الطبيعية.

يظهر البحث في طبيعة الاتصالات. يعمل الفريق الآن على اختبار أشكال مختلفة حول السمة التي يمكن أن تستعيد رؤية الألوان وتزيد من حدة وتكيّف. قام المعهد القومي للعيون التابع للمعاهد الوطنية للصحة ، ومركز تطوير الطب النانوي للتحكم البصري في الوظيفة البيولوجية ، ومؤسسة مكافحة العمى ، ومؤسسة الأمل للرؤية ، ومعهد لوي الطبي للبحوث الطبية بدعم البحث.

المصدر جامعة كاليفورنيا في بيركلي

كُتبٌ ذاتُ صِلَةٍ

at سوق InnerSelf و Amazon