Kör Fareler, Gen Takılmasından Sonra Görüşlerini Geri Alındı

Kör Fareler, Gen Takılmasından Sonra Görüşlerini Geri AlındıBilim adamları yeşil ışık reseptörü için bir geni kör farelerin gözlerine yerleştirdiler ve bir ay sonra fareler, görme sorunu olmayanlar kadar kolay bir şekilde engellerin etrafında dolaşıyorlardı.

Fareler hareket, parlaklık bin kat aralığında değişebilir ve harfleri ayırt etmek için yeterli bir iPad'de ince detaylar görebilirdi.

Araştırmacılar, üç yıl kadar kısa bir süre içinde, inaktif bir virüs yoluyla sağladıkları gen terapisinin, retina dejenerasyonu nedeniyle görme kaybını azaltan insanlarda teste girebileceğini, ideal olarak hareket etmeleri ve potansiyel olarak geri kazanmaları için yeterli görüş sağladığını söylüyorlar. Bir videoyu okuma veya izleme yetenekleri.

California Üniversitesi Berkeley Üniversitesi Moleküler ve Hücre Biyolojisi Profesörü ve Helen Wills Direktörü Ehud Isacoff, “Bu virüsü bir kişinin gözüne enjekte eder ve birkaç ay sonra bir şey görüyorlardı” diyor. Sinirbilim Enstitüsü.

“… Kör insanların standart bir bilgisayar monitörü okuma, videoyla iletişim kurma, film izleme yeteneklerini yeniden kazanmaları ne kadar harika olurdu.”

“Retinanın nörodejeneratif hastalıklarıyla birlikte, çoğu insanın yapmaya çalıştığı çoğu insan daha fazla dejenerasyonu durdurur veya yavaşlatır. Ancak birkaç ay içinde bir görüntüyü geri yükleyen bir şey - düşünmek inanılmaz bir şey. ”

Dünya çapında yaklaşık 170 milyon insan, 10'in üzerindeki 55 insanlarından birine çarpan yaşla ilgili maküler dejenerasyonla yaşarken, dünya çapındaki 1.7 milyon insanın en sık görülen kalıtsal körlüğü, retinitis pigmentosa 40.

Optometri Fakültesinde bulunan moleküler ve hücre biyolojisi profesörü John Flannery, “Işık algısı olmayan arkadaşlarım var ve yaşam tarzları kalp anahtarı oluyor” diyor.

“Görülen insanların neye hükmettiğini düşünmek zorundalar. Örneğin, her otele gittiklerinde, her oda düzeni biraz farklıdır ve kafasında bir 3D haritası oluştururken odanın içinde dolaşmak için birilerine ihtiyaç duyarlar. Düşük sehpalar gibi gündelik nesneler düşme tehlikesi olabilir. Hastalık yükü, ciddi, engelli görme kaybına sahip insanlar arasında çok büyük ve bu tür bir terapi için ilk adaylar olabilir. ”

Kör Fareler, Gen Takılmasından Sonra Görüşlerini Geri AlındıYeni terapi, bir geni doğrudan ganglion hücrelerine taşımak için etkisiz hale getirilmiş virüslerin vitröz içine enjekte edilmesini içerir. Viral tedavinin önceki sürümlerinde, retinanın (altta) altındaki virüslerin enjekte edilmesi gerekiyordu. (Kredi: John Flannery)

Şu anda, bu tür hastalar için seçenekler, bir çift gözlük üzerinde oturan bir video kameraya bağlı olan elektronik bir göz implantı ile sınırlıdır - retinada şu anda birkaç yüze eşdeğer bir görüntü üreten garip, istilacı ve pahalı bir kurulum. piksel. Normal, keskin görüş milyonlarca piksel içerir.

Retina dejenerasyonundan sorumlu genetik defekti düzeltmek de kolay değildir, çünkü sadece retinitis pigmentozadan sorumlu 250'ten daha fazla farklı genetik mutasyon vardır. Bunların yüzde 90'i, gün ışığı rengini algılamak için retina'nın fotoreseptör hücrelerini - loş ışığa duyarlı çubukları ve konileri öldürür. Ancak retina dejenerasyonu, insanlar tamamen kör olduktan on yıllarca, ışığa duyarsız olsa da sağlıklı kalabilen, bipolar ve retina ganglion hücreleri dahil olmak üzere, diğer retina hücrelerinin katmanlarını korur.

Farelerdeki denemelerinde, araştırmacılar ganglion hücrelerinin yüzde 90'ini ışığa duyarlı hale getirmeyi başardılar.

Basit bir sistem

Bu farelerde körlüğü tersine çevirmek için, araştırmacılar retina gangliyon hücrelerini hedefleyen bir virüs tasarladılar ve ışığa duyarlı bir reseptör olan yeşil (orta dalga boyu) koni opsin için onu genle doldurdular. Normalde, sadece koni fotoreseptör hücreleri bu opsin'i eksprese eder ve onları yeşil-sarı ışığa duyarlı hale getirir. Araştırmacılar göze enjekte ettiklerinde virüs, geni normalde ışığa duyarlı olmayan ganglion hücrelerine taşıdı ve onları ışığa duyarlı hale getirdi ve görüş olarak yorumladığı beyine sinyal gönderebildi.

Flannery, “Fareleri test edebileceğimiz sınırlara göre, optogenetik olarak tedavi edilmiş farelerin davranışlarını normal farelerden özel ekipman olmadan söyleyemezsiniz” diyor. “Bir hastada neye karşılık geldiği görülmeye devam ediyor.”

Farelerde, araştırmacılar opsinleri retinadaki ganglion hücrelerinin çoğuna verdi. İnsanları tedavi etmek için, çok daha fazla virüs partikülü enjekte etmeleri gerekir çünkü insan gözü, farenin gözünden binlerce kat daha fazla ganglion hücresi içerir. Ancak ekip, virüs dağıtımını arttırma araçlarını geliştirdi ve yeni ışık sensörünü, kameradaki çok yüksek piksel sayılarına eşdeğer bir miktar olan benzer şekilde yüksek oranda ganglion hücrelerine yerleştirmeyi umuyor.

Kör Fareler, Gen Takılmasından Sonra Görüşlerini Geri AlındıTuruncu çizgiler, araştırmacıların onları garip bir kafese soktuktan sonraki ilk dakika boyunca farelerin hareketini izler. Görme engelli fareler (üstte) dikkatlice köşelere ve kenarlara tutulurken, tedavi gören fareler (ortada) neredeyse normal görüşlü farelerin (altta) olduğu kadar kafesi keşfediyor. (Kredi: Ehud Isacoff / John Flannery)

Isacoff ve Flannery, on yıldan daha uzun bir süre sonra, genetik olarak tasarlanmış nörotransmiter reseptörlerinin ve ışığa duyarlı kimyasal anahtarların hayatta kalan retina hücrelerinin kombinasyonlarına yerleştirme dahil, daha karmaşık şemalar denedikten sonra basit bir düzeltme yaptı. Bunlar işe yaradı ancak normal görüş hassasiyetine ulaşamadı. Başka bir yerde test edilen mikroplardan alınan opsinler, ışık arttırıcı gözlüklerin kullanılmasını gerektiren daha düşük bir duyarlılığa sahipti.

Doğal görmenin yüksek hassasiyetini yakalamak için araştırmacılar, fotoreseptör hücrelerin ışık reseptör opsinlerine döndü. Gangliyon hücrelerini doğal olarak enfekte eden adeno ile ilişkili bir virüs kullanarak, retina opsin için geni gangliyon hücrelerinin genomuna başarıyla ilettiler. Daha önce kör olan fareler bir ömür boyu süren bir vizyon edinmişti.

Isacoff, “Bu sistemin çalışması gerçekten, gerçekten tatmin edici, kısmen de basit, çünkü” diyor. “İronik olarak, bu 20'i yıllar önce yapabilirdin.”

Araştırmacılar, gen tedavisini üç yıl içinde bir insan denemesine almak için para topluyorlar. Dejeneratif retina koşulları olan ve tıbbi alternatifi olmayan kişilerde göz hastalıkları için benzer AAV dağıtım sistemleri FDA tarafından onaylanmıştır.

Oranlara meydan okumak

Flannery ve Isacoff'a göre, görüş alanındaki çoğu insan opsinlerin özel çubuk ve koni fotoreseptör hücrelerinin dışında çalışıp çalışamayacağını sorgular. Bir fotoreseptörün yüzeyi, karmaşık bir moleküler makineye gömülü opsinler (çubuklardaki rhodopsin ve konilerdeki kırmızı, yeşil ve mavi opsinler) ile dekore edilmiştir. Bir moleküler röle - G-protein bağlı reseptör sinyal çağlayan kaskadı - sinyali o kadar etkili bir şekilde yükseltir ki, tek ışık ışığını tespit edebiliyoruz.

Bir enzim sistemi, foton algıladığında ve “ağartılmış” hale geldiğinde opsin'i yeniden şarj eder. Geri bildirim düzenlemesi, sistemi çok farklı arka plan parlaklıklarına uyarlar. Ve özel bir iyon kanalı güçlü bir voltaj sinyali üretir. Tüm sistemi nakletmeden opsin işe yaramayacağından şüphelenmek mantıklıydı.

Kör Fareler, Gen Takılmasından Sonra Görüşlerini Geri AlındıNormal bir retinada fotoreseptörler - çubuklar (mavi) ve koniler (yeşil) - ışığı ve röle sinyallerini doğrudan beynin görme merkeziyle konuşan ganglion hücrelerinde (mor) biten diğer göz katmanlarına doğru algılar. (Kredi: UC Berkeley)

Ancak sinir sistemindeki G proteinine bağlı reseptörler konusunda uzmanlaşmış Isacoff, bu parçaların çoğunun tüm hücrelerde bulunduğunu biliyordu. Bir opsin, retinal ganglion hücrelerinin sinyal sistemine otomatik olarak bağlanacağından şüpheleniyordu. Birlikte, o ve Flannery başlangıçta koni opsinlerden daha ışığa duyarlı olan Rodopsin'i denedi.

Rodopini, çubuk ve konileri tamamen dejenere olmuş ve sonuçta kör olan farelerin ganglion hücrelerine soktukları zaman zevklerine göre, karanlıkta ışıktan - hatta soluk oda ışıklarından bile bahsetme yeteneğini yeniden kazandılar. Ancak Rodopsin, görüntü ve nesne tanımada çok yavaş ve başarısız olduğu ortaya çıktı.

Daha sonra, 10'e rhodopsin'den daha hızlı yanıt veren yeşil koni opsin'i denediler. Dikkat çekici bir şekilde, fareler paralel çizgilerden yatay çizgilerden, geniş aralıklarla birbirine yakın aralıklı çizgiler (standart bir insan keskinliği görevi), sabit çizgilere karşı hareketli çizgiler ayırt edebildi. Geri yüklenen görüş o kadar hassastır ki iPad'ler daha parlak LED'ler yerine görsel ekranlarda kullanılabiliyordu.

“Bu, mesajı eve güçlü bir şekilde getirdi” diyor Isacoff. “Sonuçta, görme engelli insanların standart bir bilgisayar monitörü okuma, videoyla iletişim kurma, film izleme yeteneğini yeniden kazanmaları ne kadar harika olurdu.”

Bu başarılar, Isacoff ve Flannery'nin bir adım öteye gitmesini ve hayvanların restore edilmiş bir vizyonla dünyada dolaşıp dolaşamayacağını keşfetmelerini istedi. Dikkat çekici bir şekilde, burada da yeşil koni opsin bir başarıydı. Kör olan fareler, en doğal davranışlarından birini gerçekleştirme yeteneklerini yeniden kazandılar: üç boyutlu nesneleri tanıma ve keşfetme.

Daha sonra “Geri görme vizyonu olan bir kişi dışarıda daha parlak bir ışığa girerse ne olur? Işık tarafından kör olurlar mıydı? ”Burada, sistemin çarpıcı bir özelliği ortaya çıktı, Isacoff şöyle diyor: Yeşil koni opsin sinyal yolu uyarlanır. Önceden kör olan hayvanlar, parlaklık değişimine göre ayarlandı ve görüldüğü gibi hayvanları da görebildi. Bu uyarlama, yaklaşık bin kat üzerinde çalıştı - temelde ortalama iç ve dış aydınlatma arasındaki fark.

Flannery, “Herkes asla işe yaramayacağını ve çılgın olduğunuzu söylediğinde, bu genellikle bir şeyin peşindesiniz demektir” diyor. Nitekim, bir şeyin LCD bilgisayar ekranı kullanılarak yapılan ilk başarılı görüntü restorasyonu, ortam ışığındaki değişikliklere ilk adapte olan ve ilk doğal obje vizyonunu geri getiren ilk kısmı.

Araştırma görünür Doğa İletişim. Ekip şu anda temanın renk vizyonunu geri getirebilecek ve keskinliği ve adaptasyonu artırabilecek varyasyonları test ediyor. Ulusal Sağlık Enstitüleri Ulusal Göz Enstitüsü, Biyolojik Fonksiyonun Optik Kontrolü için Nanomedicine Geliştirme Merkezi, Körlükle Mücadele Vakfı, Vizyon için Umut Vakfı ve Lowy Tıp Araştırma Enstitüsü.

Kaynak: UC Berkeley

İlgili Kitaplar

{amazonWS: searchindex = Kitaplar; anahtar kelimeler = körlük tedavileri; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

InnerSelf'i takip et

facebook-icontwitter-ikonrss-ikon

E-posta ile son alın

{Emailcloak = off}