I den første menneskelige test af optogenetik sigter læger efter at genoprette synet for blinde

Hvis alt går efter planen, vil en kirurg i Texas engang i næste måned bruge en nål til at injicere virus fyldt med DNA fra lysfølsomme alger i øjet på en juridisk blind person i et væddemål om, at det kan lade patienten se igen, hvis kun i sløret sort-hvid.

Undersøgelsen, sponsoreret af en startup kaldet RetroSense Therapeutics , fra Ann Arbor, Michigan, forventes at være den første menneskelige test af optogenetik, en teknologi udviklet i neurovidenskabelige laboratorier, der bruger en kombination af genterapi og lys til præcist at kontrollere nerveceller.

Forsøget, der skal udføres af læger ved Retina Foundation i det sydvestlige , vil involvere så mange som 15 patienter med retinitis pigmentosa, en degenerativ sygdom, hvor de specialiserede lysfølsomme fotoreceptorceller i øjet dør, hvilket langsomt forårsager blindhed. Målet med behandlingen er at konstruere DNA'et fra forskellige celler i nethinden, kaldet ganglieceller, så de i stedet kan reagere på lys og affyre signaler til hjernen.

Texas-undersøgelsen vil blive fulgt tæt af neurovidenskabsmænd, der håber på til sidst at kunne bruge optogenetik inde i den menneskelige hjerne til at behandle Parkinsons eller alvorlig psykisk sygdom. Dette vil være en guldmine af information om at lave optogenetiske undersøgelser på mennesker, siger Antonello Bonci, en neurovidenskabsmand, der er videnskabelig leder af det intramurale forskningsprogram ved National Institute on Drug Abuse i Baltimore.

Patienter, der har retinitis pigmentosa, mister perifert syn og nattesyn, før de til sidst bliver blinde. Kandidater til RetroSense-undersøgelsen vil ikke kunne se meget mere end en hånd, der bevæger sig foran deres ansigt. RetroSense CEO Sean Ainsworth siger, at han håber, at patienterne efter behandlingen vil se borde og stole eller måske læse store bogstaver.

Optogenetics blev udviklet for et årti siden i neurovidenskabelige laboratorier som en måde til præcist at kontrollere nervecellernes aktivitet. Det virker ved at tilføje DNA-instruktioner til et lysfølsomt protein, channelrhodopsin, som alger bruger til at mærke sollys og bevæge sig hen imod det. Tilføjet til en nerve, får det cellen til at fyre, når den udsættes for en bestemt bølgelængde af lys.

Teknologien hjælper allerede forskere med at gøre hurtige fremskridt med at forstå, hvilke hjerneceller der ligger til grund for bevægelse, motivation, smerte og mange andre grundlæggende hjernefunktioner hos dyr. I et eksperiment fandt Stanford University-forskere ledet af Karl Deisseroth, en af ​​optogenetiks opfindere, ud af, at de kunne tænde og slukke for følelsen af ​​frygt hos mus ved at skyde lys gennem et fiberoptisk kabel mod specifikke celler i deres hjerner.

RetroSense blev grundlagt i 2009 for at kommercialisere forskning udført af Zhuo-Hua Pan, en synsekspert fra Wayne State University, som indså, at øjet kan være det nemmeste sted at bruge optogenetik. I modsætning til hjernen er øjet gennemsigtigt og følsomt over for lys, og det er meget nemmere at behandle med genterapi. Ingen ekstra hardware eller fiberoptiske kabler er nødvendige, da lyset skinner direkte på nethinden.

Øjet har to slags fotoreceptorceller. Kegler, opkaldt efter deres form, er ansvarlige for farvesyn. Stænger reagerer på lys om natten. Begge reagerer på indkommende fotoner ved at generere et elektrisk signal, der sendes gennem en række nerveceller til synsnerven og derefter til hjernen.

For at overvinde tabet af fotoreceptorer virker strategien skabt af Pan og vedtaget af RetroSense ved at injicere vira fyldt med alge-DNA ind i midten af ​​øjet. Deres mål er det øverste lag af celler i nethinden, kaldet ganglioner. Når de begynder at lave det lysfølsomme protein, skal gangliecellerne skyde som reaktion på lys .

Pan forventer, at behandlingen vil generere mindst 100.000 lysfølende celler i nethinden. Det kunne oversættes til væsentlig vision. Indtil videre er den eneste kommercielle teknologi til at genoprette begrænset syn for blinde mennesker et elektrisk implantat kaldet Argus II, der transmitterer video fra et kamera til et ark med 60 elektroder, der er syet inde i nethinden, men det giver kun nogle få pixels visuel information ved en tid.

Algeproteinet har nogle begrænsninger. Den ene er, at den kun reagerer på den blå komponent af naturligt lys. Som følge heraf forventer RetroSense, at patienter oplever monokromatisk syn. Måske vil hjernen behandle dette som sort og hvidt, siger Ainsworth. Patienter kan opfatte et objekt, der slet ikke reflekterer noget blåt lys, som værende sort.

Spekulationer om, hvad folk vil eller ikke vil se - og hvordan den subjektive oplevelse vil være - stammer fra resultater af undersøgelser på blinde mus. Jens Dobbelt , der leder en gruppe, der studerer optogenetisk syngendannelse ved Visionsinstituttet , i Paris, siger, at blinde mus efter behandling vil bevæge deres hoveder for at følge et billede og også undgå et stærkt lys, når de holdes i en mørk boks, ligesom raske mus gør.

Fordi algeproteinet ikke er så følsomt over for lys som en normal nethinde, mener Double, at patienter kan se i udendørs lys, men ikke særlig godt indendørs. Dobbelt er forbundet med GenSight Biologics fra Paris, et firma, der udviklede et par brillemonterede mikroprojektorer, som det mener kunne løse dette problem. Brillerne vil konvertere et video-feed til bølgelængder af lys, som en genetisk ændret nethinde kan reagere på. Det franske firma er stadig et par år væk fra at starte et klinisk forsøg med sin teknologi, siger Duebel.

Andre behandlinger, der anvender optogenetik, er under udvikling. Et californisk firma, Circuit Therapeutics, er ved at udvikle en optogenetisk behandling for kroniske smerter. Circuit bliver også finansieret af Michael J. Fox Foundation for Parkinsons Research , som ønsker at afgøre, om det er muligt at kontrollere Parkinsons rystelser ved hjælp af en lyskilde inde i hjernen. Indtil nu er dette blevet opnået med lægemidler eller implanterede elektroder.

Bonci siger, at før optogenetik kan bruges terapeutisk i hjernen, vil forskerne have brug for mere information om, hvilke celler de skal målrette mod. Men det er fem år væk, ikke 20 år, siger han.

skjule