Soluția futuristă pentru a restaura vederea unui orb: bio-tehnologia desprinsă parcă dintr-un SF

Celulele fotoreceptive sunt cele care, afectate, aduc orbirea. Oamenii de știință au găsit însă soluția futuristă pentru a restaura vederea unui orb cu ajutorul bio-tehnologiei.

Lumina devine din ce în ce mai slabă, iar viziunea periferică tot mai cenușie. În momentul în care celulele fotoreceptive sunt afectate complet, intervine orbirea. Acest lucru se întâmplă în cazul a milioane de oameni, printre care și un bărbat de 58 de ani care suferise de retinită pigmentară în ultimele patru decenii.

El a ales să participe la un studiu recent realizat de către cercetătorii de la Universitatea din Basel, Universitatea din Pittsburgh Medical Center și startup-ul GenSight Biologics. Mai degrabă decât să se afunde tot mai mult în negrul care avea să dureze pentru tot restul vieții, acest pacient a avut, de fapt, în mod neașteptat, o parte din percepția sa vizuală restaurată datorită unei terapii hibrid-tehnologice de ultimă generație cunoscută sub numele de optogenetică.

„Cred că se naște un domeniu nou”, a declarat reporterilor, în cadrul unei conferințe telefonice recente, profesorul și cercetătorul Universității din Basel, Botond Roska, care a anunțat rezultatele echipei.

Optogenetica, după cum sugerează și numele, combină optica și genetica, permițând cercetătorilor să controleze neuronii individuali in vitro folosind lumina vizibilă. Moleculele care detectează lumina sunt introduse mai întâi în celulele creierului și sunt apoi activate prin impulsuri de lumină din firele de fibră optică. Molecula transformă lumina într-un impuls electric care determină și neuronul de care este atașat să trimită impulsuri mai departe, permițând cercetătorilor să activeze neuroni specifici la cerere și influențând potențial comportamentele și răspunsurile subiectului.

Precum România, fiecare țară are propria rețetă de supă sau ciorbă. Care ar fi cea mai bună, dar și cea mai cunoscută

Sancțiunile usturătoare pe care le vor primi românii care stau la bloc și au animale de companie. Ce spune legea, e oficial

Această metodologie de neuromodulare a fost utilizată în neurologie de zeci de ani pentru a studia funcțiile sistemului nervos central. În ultimii ani, optogenetica a fost refăcută ca o tehnică terapeutică pentru a ajuta la tratarea, și potențial inversă, a bolilor ereditare de orbire, care afectează 1 din 4.000 de persoane născute în SUA în fiecare an.

Echipa Universității din Basel a preluat teoriile de bază din spatele optogeneticii și le-a aplicat pe retină ca parte a studiului lor PIONEER 1 / 2a, folosind tehnologia dezvoltată de GenSight Biologics. Este o abordare în două direcții, utilizând componente biologice și tehnologice.

Bio-tehnologia a reprezentat factorul cheie în a restaura vederea unui orb

Din punct de vedere biologic, cercetătorii au vizat mai întâi celulele ganglionare ale retinei pacientului pentru a primi o terapie genetică care să le facă fotoactivabile. În mod normal, celulele ganglionare nu sunt fotosensibile, aceasta fiind o treabă pentru tije și conuri  și pur și simplu transportă sarcina electrică generată de acele celule fotoreceptive până la nervul optic. Dar, deoarece retinita pigmentară a deteriorat și a distrus deja tijele și conurile pacientului, acești ganglioni ar trebui să fie modificați pentru a face o muncă dublă.

Pentru a face acest lucru, echipa de cercetare a injectat o genă izolată dintr-o specie de alge verzi care detectează lumina într-unul din ochii pacientului. Această genă codifică canalul fotoactivabil rodopsină numit ChrimsonR și a fost direcționat către celulele ganglionare utilizând un vector de adenovirus modificat.

„Aceste proteine ​​sunt foarte speciale. Au fost descoperite la sfârșitul anilor ’90 și începutul anilor 2000. Aceste proteine ​​există în alge, captând lumina și declanșând un răspuns electric care permite algelor să se deplaseze sau să se retragă de la lumină și este o singură proteină, deci este un răspuns foarte rapid”, a declarat dr. José-Alain Sahel, profesor și președinte al Departamentului de oftalmologie de la Universitatea din Pittsburgh School of Medicine, cofondator al Gensight Biologics și co-investigator principal pentru studiul PIONEER.

Au fost necesare câteva luni pentru ca ganglionii să producă o cantitate suficientă de ChrimsonR și să se stabilizeze în interiorul celulelor. Odată ce s-a întâmplat acest lucru, celulele ganglionare au reușit să detecteze atât lumina, cât și să transporte sarcina electrică ulterioară până la nervul optic, ocolind complet tijele și conurile inutile.

Acesta este momentul în care tehnologia își intră în roluri, așadar ChrimsonR este cel mai receptiv la lumină în lungimea de undă de 590 nm și lumina trebuie să fie strălucitoare pentru a activa proteina, mult mai strălucitoare decât poate produce în general iluminarea ambientală.

Gensight a dezvoltat un set propriu de ochelari de protecție care colectează date de imagine de la o cameră încorporată și lumină de undă de 590nm de intensitate ridicată a fasciculului direct în ochii pacientului.

„Am dezvoltat o cameră care funcționează la fiecare pixel, detectând orice modificare a sensibilității la lumină. Aceste camere pot detecta niveluri foarte mici de modificări, pot funcționa la niveluri scăzute și la niveluri ridicate de lumină. Funcționează pixel cu pixel și procesează imaginea în timp real”, a explicat Sahel.

Îmbunătățirile aduse în cazul vederii pacientului

La șapte luni după aceea a început să vadă îmbunătățiri vizibile ale percepției sale vizuale. Folosind ochelarii de protecție, pacientul a localizat și a atins corect un caiet mare și o cutie de creioane mai mică, așezată pe o masă în fața sa, 92% și, respectiv, 36% din timp. De asemenea, el a numărat numărul de pahare plasate pe masă cu o precizie de 63%.

Mai mult, citirile EEG efectuate în timpul acestor studii au arătat o activitate crescută în cortexul vizual al pacientului, sugerând că creierul său „vedea” de fapt lucrurile la care se uita. Pacientul a raportat chiar că a putut discerne dungile albe ale unei treceri de pietoni atunci când a testat setul cu cască în afara laboratorului.

„Mulți oameni nu credeau că va funcționa la oameni. Mulți dintre oamenii de știință de top din domeniul optogeneticii au crezut că această tehnică ar fi grozavă ca instrument pentru a înțelege cum funcționează creierul și cum funcționează conexiunile neuronale, dar nu au crezut că ar funcționa cu pacienții .. . Este într-adevăr o piatră de hotar, ne spune că suntem pe drumul cel bun”, a spus Sahel.

Studiul PIONEER actual este un început foarte preliminar pentru dezvoltarea terapiei. În acest moment, cercetătorii caută în principal metode de siguranță de bază și apelează la soluțiile biologice optime. O mână de alți pacienți și-au primit injecțiile vectoriale, dar, din cauza problemelor care au decurs din contextul pandemic, nu au fost încă instruiți în căști.

Sahel speră să remedieze acest lucru în viitorul apropiat, în timp ce GenSight lucrează pentru a itera îmbunătățiri ale căștilor. Camera utilizată în ochelarii de protecție, este împiedicată de rezoluția sa scăzută. Sahel a afirmat că încă se lucrează la ochelari de o rezoluție mai mare și că se analizează încorporarea unui sistem de urmărire al ochilor.

În cazul în care un pacient nu dorește totuși injectarea unei versiuni modificate genetic a răcelii obișnuite în bucățile gelificate ale ochiului interiro, aceștia pot apela la multe alte tratamente tehnologice care au fost dezvoltate pentru a aborda retinita pigmentară precum și alte boli ereditare.