211service.com
I det första mänskliga testet av optogenetik strävar läkare efter att återställa synen för blinda
Om allt går enligt planerna kommer en kirurg i Texas någon gång nästa månad att använda en nål för att injicera virus laddade med DNA från ljuskänsliga alger i ögat på en juridiskt blind person i en satsning på att patienten kan se igen, om endast i suddigt svart-vitt.
Studien, sponsrad av en startup som heter RetroSense Therapeutics , i Ann Arbor, Michigan, förväntas vara det första mänskliga testet av optogenetik, en teknologi som utvecklats i neurovetenskapslabb som använder en kombination av genterapi och ljus för att exakt kontrollera nervceller.
Rättegången, som ska genomföras av läkare vid Retina Foundation of the Southwest , kommer att involvera så många som 15 patienter med retinitis pigmentosa, en degenerativ sjukdom där de specialiserade ljuskänsliga fotoreceptorcellerna i ögat dör, vilket långsamt orsakar blindhet. Syftet med behandlingen är att konstruera DNA från olika celler i näthinnan, så kallade ganglionceller, så att de istället kan svara på ljus och avfyra signaler till hjärnan.
Texas-studien kommer att följas noga av neuroforskare som hoppas kunna använda optogenetik inuti den mänskliga hjärnan för att behandla Parkinsons eller allvarlig psykisk sjukdom. Det här kommer att bli en guldgruva av information om att göra optogenetiska studier på människor, säger Antonello Bonci, en neuroforskare som är vetenskaplig chef för det intramurala forskningsprogrammet vid National Institute on Drug Abuse i Baltimore.
Patienter som har retinitis pigmentosa förlorar perifert syn och mörkerseende innan de så småningom blir blinda. Kandidater till RetroSense-studien kommer inte att kunna se mycket mer än en hand som rör sig framför deras ansikte. RetroSense VD Sean Ainsworth säger att han hoppas att patienterna efter behandlingen ska se bord och stolar eller kanske läsa stora bokstäver.
Optogenetik utvecklades för ett decennium sedan i neurovetenskapliga laboratorier som ett sätt att exakt kontrollera nervcellers aktivitet. Det fungerar genom att lägga till DNA-instruktioner för ett ljuskänsligt protein, channelrhodopsin, som alger använder för att känna av solljus och röra sig mot det. Läggs till en nerv gör det att cellen brinner när den utsätts för en specifik ljusvåglängd.
Tekniken hjälper redan forskare att göra snabba framsteg när det gäller att förstå vilka hjärnceller som ligger till grund för rörelse, motivation, smärta och många andra grundläggande hjärnfunktioner hos djur. I ett experiment fann forskare vid Stanford University under ledning av Karl Deisseroth, en av uppfinnarna av optogenetik, att de kunde slå på och av känslan av rädsla hos möss genom att skjuta ljus genom en fiberoptisk kabel mot specifika celler i deras hjärnor.
RetroSense grundades 2009 för att kommersialisera forskning utförd av Zhuo-Hua Pan, en synexpert från Wayne State University som insåg att ögat kan vara det enklaste stället att använda optogenetik. Till skillnad från hjärnan är ögat genomskinligt och känsligt för ljus, och det är mycket lättare att behandla med genterapi. Ingen extra hårdvara eller fiberoptiska kablar behövs, eftersom ljuset lyser direkt på näthinnan.
Ögat har två sorters fotoreceptorceller. Koner, uppkallade efter sin form, är ansvariga för färgseende. Stavar svarar på ljus på natten. Båda reagerar på inkommande fotoner genom att generera en elektrisk signal som leds genom en följd av nervceller till synnerven och sedan till hjärnan.
För att övervinna förlusten av fotoreceptorer fungerar strategin som skapats av Pan och anammats av RetroSense genom att injicera virus laddade med alg-DNA i mitten av ögat. Deras mål är det översta lagret av celler i näthinnan, som kallas ganglioner. När de börjar tillverka det ljuskänsliga proteinet, bör ganglioncellerna eldas som svar på ljus .
Pan förväntar sig att behandlingen genererar minst 100 000 ljusavkännande celler i näthinnan. Det kan översättas till en betydande vision. Hittills är den enda kommersiella tekniken för att återställa begränsad syn för blinda människor ett elektriskt implantat som kallas Argus II som överför video från en kamera till ett ark med 60 elektroder som sys inuti näthinnan, men det ger bara några få pixlar av visuell information vid en tid.
Algproteinet har vissa begränsningar. En är att den bara reagerar på den blå komponenten av naturligt ljus. Som ett resultat förväntar sig RetroSense att patienter upplever monokromatisk syn. Kanske kommer hjärnan att bearbeta detta som svart och vitt, säger Ainsworth. Patienter kan uppfatta ett föremål som inte reflekterar något blått ljus alls som svart.
Spekulationer om vad människor kommer eller inte kommer att se - och hur den subjektiva upplevelsen kommer att se ut - härrör från resultat av studier på blinda möss. Jens dubbel , som leder en grupp som studerar optogenetisk synåterställning vid Vision Institute , i Paris, säger att blinda möss efter behandling kommer att röra sina huvuden för att följa en bild och även undvika ett starkt ljus när de hålls i en mörk låda, precis som friska möss gör.
Eftersom algproteinet inte är lika känsligt för ljus som en vanlig näthinna, tror Double att patienter kan se i utomhusljus men inte särskilt bra inomhus. Duebel förknippas med GenSight Biologics från Paris, ett företag som utvecklade ett par glasögonmonterade mikroprojektorer som man tror skulle kunna lösa det problemet. Glasögonen kommer att omvandla ett videoflöde till våglängder av ljus som en genetiskt förändrad näthinna kan reagera på. Det franska företaget är fortfarande några år ifrån att starta en klinisk prövning av sin teknologi, säger Duebel.
Andra behandlingar som använder optogenetik är under utveckling. Ett företag i Kalifornien, Circuit Therapeutics, utvecklar en optogenetisk behandling för kronisk smärta. Circuit finansieras också av Michael J. Fox Foundation for Parkinsons Research , som vill avgöra om det är möjligt att kontrollera Parkinsons skakningar med hjälp av en ljuskälla inuti hjärnan. Hittills har detta uppnåtts med läkemedel eller implanterade elektroder.
Bonci säger att innan optogenetik kan användas terapeutiskt i hjärnan kommer forskarna att behöva mer information om vilka celler de ska rikta in sig på. Men det är fem år bort, inte 20 år, säger han.