Raziskovalci iz Stanforda obnovijo pogled na slepe miši s pomočjo genske terapije

Nekaj ​​čudovitega se je zgodilo v medicinskem laboratoriju v Stanfordu. Mišice, ki so bile slepe zaradi poškodbe optičnega živca, so bile usposobljene za ponoven pregled skozi kombinacijo genskih in vizualnih stimulacijskih terapij. To je prvič, da so prekinjene povezave med očesom in možgani uspešno ponovno vzpostavljene pri sesalcu in lahko ljudem nudijo upanje z različnimi poškodbami in boleznimi oči, vključno z glavkomom.

"Zelo optimistična sem, da bomo v naslednjih petih letih zdravili nekaj, kar morda ni popolna obnova vida, ampak nekaj zdravljenja za slepoto v številnih pomembnih pogojih," je Andrew Huberman, višji avtor raziskave Inverse. Rezultati študije na miših so bili objavljeni v ponedeljek Narava Nevroznanost.

To je naredila Hubermanova ekipa. V poskus je bilo vključenih skoraj 100 miši skupaj; znanstveniki so »povzročili slepoto« na enem očesu s kirurškim rezom in stiskanjem optičnega živca s kleščami. Za razliko od celic drugje v telesu se živčne celice centralnega živčnega sistema ne obnavljajo naravno. Podobno je s tem, kako poškodbe hrbtenjače in kapi povzročajo trajno telesno okvaro; nevroni, ki povezujejo oko z možgani, delujejo na enak način.

Po tem, ko so miši postali slepi, so se raziskovalci začeli igrati z načini, kako spodbuditi ponovno rast nevronov. Nekatere miši so prejele virusno gensko terapijo - njihove oči so bile injicirane z virusom, vendar je namesto škodljivega virusa dostavil del DNK, ki je bil zasnovan za spodbujanje rasti v ciljnih celicah. Ta metoda je delovala… nekako. Nevronski aksoni so pokazali nekaj rasti nazaj do možganov, vendar ne dovolj za ponovno vzpostavitev povezave. Miševi so bili tako slepi kot so bili brez zdravljenja.

Druga skupina miši je prejela neinvazivno vizualno stimulacijo. Postavili so jih v »nekakšno gledališče IMAX za miši«, pravi Huberman, kjer so jim nekaj ur na dan pokazali gibljive črne in bele črte. Ideja je, da nevroni ne bodo znova rastli, razen če bodo električni impulzi tekli skozi njih. Ta intenzivna stimulacija naj teoretično spodbuja aksone, da se premaknejo čez mesto poškodbe in v možgane. Rezultati? Meh - terapija nekako sorta je delala, vendar ne res. Miševi, ki so prejeli to zdravljenje, so pokazali približno toliko nevronske rasti kot tisti, ki so prejemali gensko terapijo.

Magija se je zgodila, ko so raziskovalci združili dve terapiji. »Videli smo ogromen sinergijski učinek,« pravi Huberman. »Razdalja in hitrost se je povečala za 500 krat. In v istem časovnem obdobju, v katerem se običajno sploh ne bi dvignile, so uspele rasti vse do možganov. Torej je bilo to res neverjetno in ko smo to prvič videli, nismo niti resnično verjeli. Toda ponovili smo ga večkrat, pri vsaj 20 miših, potrdili pa smo ga tudi z različnimi kontrolnimi poskusi in zdaj zaupamo temu rezultatu. «

In tukaj je čudovit del: Te miši so lahko spet videli. Njihova vizija ni bila povsem obnovljena, vendar je bila dovolj dobra, da so lahko spoznali rastočo senco, posnemali bližajočega se plenilca in se ustrezno odzvali s tekanjem za kritje. To bi bil funkcionalni ekvivalent pri ljudeh, da bi od popolnoma slepih do zmožnosti izdelave velikih objektov in njihovega položaja v sobi, pravi Huberman.

Drugo pomembno vprašanje je bilo, ali bi se, če bi se lahko vzpodbudil rast nevronov, ti nevroni povečali v pravi smeri in se povezali s pravim mestom v možganih. »Ali je lahko razlog, da se nevroni ne obnavljajo, ker je bolje, da nimamo povezav kot napačne povezave?« Vpraša Huberman. Obstajajo različne vrste ganglialnih celic mrežnice in ne želite, na primer, celic, ki se odzivajo na gibanje, ki se povezuje z delom vaših možganov, ki uravnava razpoloženje. "To bi bilo slabo, saj si potem lahko predstavljate, da vsakič, ko se nekaj premakne skozi vaše vizualno polje, ponastavite svoje razpoloženje ali pa se prilagodite razpoloženju."

Ampak, iz kakršnega koli razloga, odrezani aksoni ohranili svojo sposobnost, da bi našli pravilno pot in se povezali s pravilno regijo možganov. Raziskovalci so to lahko dokazali z genetskim spreminjanjem nekaterih miši, tako da samo nekatere vrste celic v njihovem optičnem živcu izražajo zeleno fluorescentno beljakovino (GFP). Potem, ko so se poti ponovno zgrinjale, so lahko znanstveniki videli, kam so odšli, in potrdili, da so se ponovno priključili na isto mesto, kjer so bili pred poškodbo. »Ugotovili smo, da ko se te celice obnovi, najdejo pot domov. Sledijo tem dolgim, mučnim poti, vendar najdejo svojo pot, «pravi Huberman.

To je odlična novica - še posebej, ker Huberman ne želi zapravljati časa za eksperimentiranje s človeškimi subjekti. "Greva naravnost v človeka," pravi. »Delam na razvoju mrežnice in vizualnega sistema že skoraj dve desetletji in pridem do točke, ko se počutim, kot da ima polje orodja in je pripravljena začeti s preskusi genske terapije pri ljudeh.« Nekateri raziskovalci že uporabljajo podobno virusno gensko terapijo pri ljudeh, pravi.

Huberman sodeluje tudi z raziskovalci v virtualni resničnosti, igralništvu in programski opremi telefona, da razvije programe, ki bodo delovali kot IMAX za miši kot način za spodbujanje povezav prek optičnega živca. Glaukom je drugi najpogostejši vzrok slepote pri ljudeh in deluje zelo podobno stiskanju optičnega živca pri miših, ki je posledica povečanega pritiska na optični živec, ki postopoma degenerira nevronske povezave. (Glavni vzrok slepote pri ljudeh so katarakte, ki so ozdravljive s kirurško odstranitvijo.)

Vendar posledice za to raziskavo presegajo vračanje vida slepim, poudarja Huberman. Podobne intervencije bi se lahko razvile tako, da bi se ukvarjale z degeneracijo centralnega živčnega sistema v različnih pogojih - ponovni zagon hrbtenjače po poškodbi, ponovno povezovanje poti za motorne nevrone po možganski kapi, morda celo vzdrževanje nevronov, ki sodelujejo pri učenju in spominu na obraz Alzheimerjeve bolezni.

Huberman pravi, da je prepričan, da bo to področje raziskav še naprej zelo napredovalo. Nacionalni inštitut za oko je začel s pobudo za drzne cilje, ki se posebej zavezuje k razvoju zdravljenja za slepoto, kjer je vzrok slepote v povezavi med očesom in možgani. Predstavljajte si: lahko je prihodnost, kjer se degeneracija nadomesti z regeneracijo.