Вернуть зрение слепым

Чтобы лечить слепоту, надо знать в деталях, как наш мозг формирует изображение, как он видит. Многое мы уже знаем. Например — что в формировании зрительного изображения участвуют белки опсины. Именно они трансформируют свет в электрохимический сигнал. Находятся эти белки в мембране фоточувствительных клеток сетчатки (фоторецепторах) — палочках и колбочках. Под действием фотона опсин изменяет свою структуру и запускает каскад реакций, преобразующих световой сигнал в изображение. Если фоторецепторы повредить, то зрение будет утрачено безвозвратно.
И тем не менее ученым из Национального института здоровья (США) удалось вернуть зрение слепым мышам с поврежденными фоторецепторами с помощью специально сконструированного опсина MCO1 (Multi-Characteristic Оpsin). Исследователи предположили, что световой сигнал можно передать в мозг, минуя поврежденные фоторецепторы, например — через биполярные клетки. Это особый тип нейронов в сетчатке, которые проводят сигналы от фоторецепторов в ганглиозные клетки, а те, в свою очередь, передают сигнал зрительному нерву. Эти клетки сохраняются даже тогда, когда сетчатка сильно разрушена. Если внедрить в мембрану биполярных клеток опсин, то они смогут реагировать на свет. Эксперимент проводили на полностью слепых мышах, которые даже не реагировали на свет. Ученые с помощью вирусного вектора помещали в геном биполярных клеток ген опсина MCO1. Эта процедура называется оптогенетической терапией. После оптогенетической терапии мыши прозревали.

Поскольку опсин MCO1 высокочувствителен к естественному свету, для его активации не нужны были специальные устройства — усилители света. К тому же, как выяснилось, такое лечение безопасно. Инъекция вирусного вектора в глаз не изменяла его структуру и не вызывала воспалительную реакцию. Опсин синтезировали только биполярные клетки. Причем они производили фоторецептор стабильно в течение шести месяцев.

Качество восстановленного зрения оценивали в специальных тестах: водный лабиринт и оптомоторный анализ. В первом тесте мышь помещали в цилиндрический бассейн, заполненный водой, и наблюдали, как быстро она найдет платформу и выберется из воды. Во втором тесте животное помещали в специальную установку, которая отслеживает изменение положения головы в ответ на зрительный стимул. Чем больше опсина синтезировали биполярные клетки, тем лучше животные справлялись с тестовыми заданиями. В будущем ученые планируют провести клиническое испытание на людях.
Кажется, в офтальмологии грядут большие перемены к нашей с вами радости. Есть надежда, что скоро с помощью оптогенетической терапии удастся лечить заболевания глаз, связанные с дегенерацией сетчатки, пигментный ретинит и возрастную дегенерацию желтого пятна. Всего лишь одна инъекция лекарства в глаз!

(Gene Therapy, 2020, doi.org/10.1038/s41434-020-00200-2)