دانشمندان یک ژن را برای گیرنده سبز نور در چشم موش های ناب قرار دادند و یک ماه بعد موش ها به راحتی به عنوان موادی که بدون مشکل بینایی بودند حرکت می کردند.

موش ها می توانند حرکت، تغییر روشنایی را در یک محدوده هزار بار و جزئیات دقیق بر روی یک iPad نشان دهند تا بتوانند حروف را تشخیص دهند.

محققان می گویند که در حدود سه سال، ژن درمانی که آنها از طریق یک ویروس غیرفعال تحویل دادند می تواند به آزمایش هایی در انسان هایی که از نظر دژنراسیون شبکیه چشم را از دست داده اند، به طور ایده آل به دیدگاه کافی برای حرکت دادن و بالقوه بازگرداندن توانایی آنها برای خواندن یا تماشای ویدیو.

Ehud Isacoff، استاد زیست شناسی مولکولی و سلولی در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و مدیر هلن ویلز می گوید: "شما می توانید این ویروس را به چشم یک فرد تزریق کنید و چند ماه بعد، آنها چیزی را ببینند." موسسه عصبشناسی

"... شگفت انگیز است که برای افراد نابینا برای توانایی خواندن یک مانیتور کامپیوتر استاندارد، ارتباط با فیلم، تماشای یک فیلم، بازخواهد گشت."

"با بیماری های نورودنراتیوین شبکیه، اغلب همه مردم تلاش می کنند، توقف و یا آهسته تر شدن دژنرسانس بیشتر باشد. اما چیزی که چند ماه پس از آن تصویر را بازیابی می کند، این یک چیز شگفت انگیز است که در مورد آن فکر کند. "

در مورد 170 میلیون نفر در سراسر جهان با دژنراسیون ماکولا مرتبط با سن زندگی می کنند که در 10 افراد بالای 55 اعتصاب می کند، در حالی که 1.7 میلیون نفر در سراسر جهان رایج ترین شکل کوری ارثی، Retinitis pigmentosa است که معمولا به سن از بین می رود از 40

جان فلنری، استاد زیست شناسی مولکولی و سلولی که در دانشکده اپتومتری دانشکده پزشکی است، می گوید: "من دوست ندارم که ادراک نوری داشته باشم و شیوه زندگی آنها دلهره بزرگی است."

"آنها باید در نظر بگیرند که مردم چه دیدگاهی دارند. به عنوان مثال، هر بار که آنها به یک هتل می روند، هر طرح اتاق کمی متفاوت است و آنها نیاز به کسی دارند تا آنها را در اطراف اتاق بچرخانند در حالی که نقشه 3D را در سر دارند. اشیاء هر روز، مانند یک میز قهوه کم، می تواند خطر سقوط باشد. بار بیماری در میان افراد مبتلا به کمبود شدید و ناتوان کننده بینایی بسیار زیاد است و ممکن است اولین کاندیدای این نوع درمان باشند. "

درمان جدید شامل تزریق ویروس های غیر فعال شده به داخل شیشه برای حمل ژن به طور مستقیم به سلول های گانگلیونی است. نسخه های پیشین درمان ویروسی نیاز به تزریق ویروس ها در زیر شبکیه (پایین). (اعتبار: جان Flannery)

در حال حاضر گزینه هایی برای این بیماران به یک ایمپلنت چشم الکترونیکی متصل شده به یک دوربین فیلمبرداری که روی یک جفت عینک قرار دارد محدود می شود - یک تنظیم بی دست و پا، تهاجمی و گران قیمت است که تصویری در شبکیه ایجاد می کند که در حال حاضر برابر با چند صد پیکسل چشم انداز عادی، شامل میلیون ها پیکسل می شود.

تصحیح نقص ژنتیکی که مسئول انحطاط شبکیه است، ساده نیست، زیرا جهش های ژنتیکی متعددی از 250 تنها برای رتینیت pigmentosa وجود دارد. در مورد 90 درصد از این سلول های فتوگرامتر شبکیه - میله های حساس به نور کم و مخروط ها - برای درک رنگ های نور روز را از بین می برند. اما دژنراسیون شبکیه معمولا لایه های دیگر سلول های شبکیه ای را شامل می شود، از جمله دو قطبی و سلول های گانگلیونی شبکیه، که می توانند سال ها پس از اینکه مردم کاملا کور شدند، سالم باشند، گرچه حساس به نور نیستند.

در آزمایشات خود در موش، محققان موفق به ساخت 90 درصد سلول های گانگلیونی حساس به نور شدند.

یک سیستم ساده

برای خنثی کردن کور در این موش ها، محققان یک ویروس را برای سلول های گانگلیونی شبکیه طراحی کرده و آن را با ژن گیرنده حساس به نور، اپسین مخروط سبز (متوسط ​​طول موج) قرار داده اند. به طور معمول، فقط سلول های فتوولتائین مخروط این اپسیل را بیان می کنند و باعث می شود آنها به نور سبز مایل به زرد حساس شوند. هنگامی که محققان آن را به چشم تزریق کردند، ویروس این ژن را به سلولهای گانگلیونی منتقل کرد، که به طور معمول به نور حساسیت ندارند، و آنها را حساس به نور و قادر به ارسال سیگنال به مغز می کند که آن را به عنوان دیدگاه تفسیر می کند.

Flannery می گوید: "برای محدودیت هایی که ما می توانیم موش ها را آزمایش کنیم، شما نمی توانید از موش های معمولی بدون تجهیزات خاص به رفتار درمان شده با موتا تحت درمان قرار بگیرید." "هنوز هم دیده می شود آنچه که در بیمار ترجمه می شود."

در موش، محققان اپسین ها را به اکثر سلول های گانگلیونی در شبکیه اعمال کردند. برای درمان انسان، آنها نیاز به تزریق بسیاری از ذرات ویروس بیشتر دارند، زیرا چشم انسان حاوی هزاران برابر سلول های گانگلیونی بیش از چشم ماوس است. اما تیم وسیله ای برای افزایش تحرک ویروسی را توسعه داده و امیدوار است که حسگر نور جدید را به یک درصد مشابه از سلول های گانگلیونی وارد کند که این مقدار برابر با عددهای پیکسل بسیار بالا در یک دوربین است.

خطوط پرتقال جنبش موش ها را در دقیقه اول دنبال می کنند پس از آن که محققان آنها را به قفس عجیب و غریب گذاشتند. موش های کور (بالا) با احتیاط برای گوشه ها و طرف ها نگه داشته می شوند، در حالی که موش های تحت درمان (متوسط) کشیدن قفس را تقریبا به اندازه موش های صحرایی معمولی (پایین) کشف می کنند. (اعتبار: Ehud Isacoff / John Flannery)

Isacoff و Flannery پس از بیش از یک دهه تلاش برای برنامه های پیچیده تر، از جمله قرار دادن در ترکیب سلول های شبکیه باقی مانده از گیرنده های عصبی مصنوعی ژنتیکی و سوئیچ های شیمیایی حساس به نور، بر پایه ساده قرار گرفتند. این کار می کرد، اما حساسیت چشم انداز طبیعی را به دست نیاورد. اپسین ها از میکروب های دیگری که مورد آزمایش قرار گرفته اند نیز دارای حساسیت کمتری بوده و نیاز به استفاده از عینک های تقویت کننده نور دارند.

محققان برای رسیدن به حساسیت بالایی از دید طبیعی، به اپسیس گیرنده نور از سلول های فتوگرامتر تبدیل شدند. با استفاده از یک ویروس وابسته به آدنو، که به طور طبیعی سلول های گانگلیونی را آلوده می کند، آنها ژن را برای ژنوم سلول های گانگلیونی ژن را برای پروتئین شبکیه تحویل دادند. موش هایی که قبلا کور دیده می شوند چشم اندازهایی را به وجود می آورند.

Isacoff می گوید: "این سیستم کار می کند واقعا، واقعا رضایت بخش است، بخشی، زیرا آن نیز بسیار ساده است." "به طرز وحشیانه ای، شما می توانید این 20 سال پیش انجام داد."

محققان در حال جمع آوری وجوه برای در نظر گرفتن ژن درمان در یک محاکمه انسانی در ظرف سه سال. سیستم های تحویل مشابه AAV توسط FDA برای بیماری های چشم در افراد مبتلا به شرایط دودنتیجه شبکیه تایید شده اند و هیچ جایگزین پزشکی ندارند.

از بین بردن شانس

با توجه به Flannery و Isacoff، اکثر مردم در زمینه بینایی می پرسند که آیا opsins می تواند در خارج از میله های تخصصی خود و سلول های photoreceptor مخروطی کار می کنند. سطح یك فتوگرامتر با كاربردهای opsins-rhodopsin در میله ها و اپسین های قرمز، سبز و آبی در مخروط ها تعبیه شده است. یک رله مولکولی - G-protein coupled receiver-channel-signaling cascade-سیگنال را به طرز موثری تقویت می کند که ما قادر به تشخیص فوتون های تک نور هستیم.

یک سیستم آنزیم، زمانی که فوتون را تشخیص می دهد، اپسین را دوباره شارژ می کند و "سفید" می شود. تنظیمات بازخورد، سیستم را به روشنایی های مختلف پس زمینه متصل می کند. کانال یون های تخصصی یک سیگنال ولتاژ قوی تولید می کند. بدون پیوند این کل سیستم، منطقی بود که مشکوک باشد که اپسین کار نخواهد کرد.

در یک شبکیه طبیعی، گیرنده های فوری - میله ها (آبی) و مخروط ها (سبز) - سیگنال های نور و رله را به سایر لایه های چشم تشخیص می دهند و در سلول های گانگلیونی (بنفش) پایان می یابند، که به طور مستقیم به مرکز بینایی مغز صحبت می کنند. (اعتبار: UC Berkeley)

اما Isacoff، که متخصص در گیرنده های پروتئین G در سیستم عصبی است، می دانست که بسیاری از این قطعات در همه سلول ها وجود دارد. او مظنون به این شد که اپسین به طور خودکار به سیستم سیگنال سلول های گانگلیونی شبکیه وصل می شود. با هم، او و Flannery در ابتدا Rhodopsin را مورد آزمایش قرار دادند که حساسیت بیشتری نسبت به نور نسبت به Opsins مخروطی دارد.

لذت بردن از آنها وقتی که ردپسین را به سلول های گانگلیونی موش هایی که میله ها و مخروط ها کاملا دژنراس شده بود و در نتیجه نابینایی را معرفی کردند، توانستند از نور و حتی نور اتاق ضعیف به تاریکی برسند. اما ردپسین معلوم شد که خیلی آهسته است و در تشخیص تصویر و شكست ناپذیر است.

سپس آنها سعی کردند که مخروط سبز را که زمان 10 سریعتر از ردپسین بود پاسخ داد. قابل توجه است که موش ها قادر به تشخیص موازی با خطوط افقی، خطوط نزدیک به فاصله نسبتا وسیع (یک وظیفه معمولی انسان)، خطوط متحرک در مقابل خطوط ثابت هستند. دیدگاه بازسازی شد بسیار حساس بود که iPads ها می توانند برای نمایش های بصری به جای LED های بسیار روشن استفاده شوند.

Isacoff می گوید: "این به شدت این پیام را به خانه آورد. "بعد از همه، برای افراد نابینا شگفت انگیز است که بتوانند توانایی خواندن یک مانیتور رایانه ای استاندارد، ارتباط با فیلم، تماشای یک فیلم را داشته باشند."

این موفقیت ها باعث شد که Isacoff و Flannery به مرحله ای برسند و دریابند که آیا حیوانات می توانند با چشم انداز اصلاح شده حرکت کنند. به طور قابل ملاحظه ای، در اینجا هم مخروط سبز موفقیت آمیز بود. موش هایی که کور شده اند توانایی خود را برای انجام یکی از طبیعی ترین رفتار خود را: به رسمیت شناختن و کاوش اشیاء سه بعدی.

سپس آنها از این سوال پرسیدند: «اگر فردی با چشم انداز بازنشسته بیرون بیاید، به نور روشن تبدیل خواهد شد؟ آیا آنها توسط نور کور می شوند؟ »در اینجا، یکی دیگر از ویژگی های قابل توجه این سیستم ظاهر شد، Isacoff می گوید: مسیر سیگنال زدن مخروط سبز سازگار است. حیوانات قبلا کور به تغییر روشنایی تنظیم شده بودند و می توانند این کار را فقط به عنوان حیوانات چشم گیر انجام دهند. این سازگاری بیش از یک هزار و پانل کار کرد - تفاوت اساسا بین نوردهی داخلی و خارجی است.

Flannery می گوید: "هنگامی که همه می گویند هرگز کار نخواهد کرد و شما دیوانه خواهید شد، معمولا این بدان معنی است که شما بر روی چیزی هستید". در حقیقت، این چیزی به اولین بازسازی موفقیت آمیز چشم انداز الگو با استفاده از یک صفحه نمایش کامپیوتر ال سی دی، اولین برای سازگاری با تغییرات نور محیط است و برای اولین بار برای بازگرداندن دید طبیعی طبیعی است.

این تحقیق در طبیعت ارتباطات. تیم در حال حاضر در حال کار بر روی تست تغییرات در موضوع است که می تواند بینایی رنگی را بازگرداند و همچنین تشدید تدریجی و انطباق را بهبود می بخشد. مؤسسه ملی چشم مؤسسات ملی بهداشت، مرکز توسعه نانومدیکس برای کنترل اپتیکی عملکرد بیولوژیک، بنیاد مبارزه با نابینایی، بنیاد امید برای بینایی و موسسه تحقیقات پزشکی Lowy از این تحقیق حمایت کرد.

منبع: UC برکلی

کتاب های مرتبط

at InnerSelf Market و آمازون