Изследователите от Станфорд възстановяват зрението на слепите мишки чрез генна терапия

Нещо невероятно се случи в медицинската лаборатория в Станфорд. Мишките, ослепени чрез увреждане на зрителния си нерв, са обучени да виждат отново чрез комбинация от генни и визуални стимулиращи терапии. Това е първият път, когато прекъснатите връзки между окото и мозъка се възстановяват успешно при бозайници и могат да предложат надежда на хората с голямо разнообразие от наранявания на очите и заболявания, включително глаукома.

"Аз съм много оптимистичен, че в рамките на следващите пет години ще имаме лечение, което може да не е пълно възстановяване на зрението, а лечение за слепота в редица важни условия," заяви Андрю Хуберман, старши автор на изследвания обратен, Резултатите от изследването при мишки бяха публикувани в понеделник Nature Neuroscience.

Ето какво направи екипът на Huberman. Експериментът включва общо около 100 мишки; учените „предизвикват слепота” в едното око чрез хирургически разрез и прищипване на зрителния нерв с форцепс. За разлика от клетките другаде в тялото, нервните клетки на централната нервна система не се възстановяват естествено. Това е подобно на начина, по който травмите и ударите на гръбначния стълб водят до трайно физическо увреждане; Невроните, които свързват окото с мозъка, действат по същия начин.

След като направиха мишките функционално слепи, изследователите започнаха да играят наоколо с начини за стимулиране на възраждането на невроните. Някои мишки получават вирусна генна терапия - очите им се инжектират с вирус, но вместо да бъдат вредни, този вирус доставя част от ДНК, предназначена да стимулира растежа в клетките-мишени. Този метод работи… нещо като. Невралните аксони показват известен растеж обратно към мозъка, но не достатъчно, за да възстановят връзката. Мишките бяха слепи, тъй като бяха без лечение.

Друга група мишки получи неинвазивно лечение за визуална стимулация. Те бяха поставени в „един вид IMAX театър за мишки“, казва Хуберм, където за няколко часа на ден им се показваха движещи се черни и бели ивици. Идеята тук е, че невроните няма да се регенерират, освен ако през тях не преминат електрически импулси. Тази интензивна стимулация на теория трябва да насърчава аксоните да се изтласкват отвъд мястото на нараняване и в мозъка. Резултати? Мех - терапията някак си работи, но не наистина. Мишките, които са получили това лечение, показват колкото се може повече нервно възраждане, отколкото тези, които получават генна терапия.

Магията се случи, когато учените съчетаха двете терапии. „Видяхме огромен синергичен ефект“, казва Хуберман. „Имаше 500-кратно увеличение на разстоянието и скоростта, с които растяха аксоните на ганглийните клетки на ретината. И в същия период от време, в който те изобщо не биха растали, успяха да се развият обратно в мозъка. Това беше наистина невероятно и когато за първи път видяхме това, дори не го вярвахме наистина. Но повторихме го няколко пъти, най-малко в 20 мишки, и го потвърдихме с различни контролни експерименти и сега се доверяваме на този резултат."

Ето и невероятната част: Тези мишки отново виждаха. Видението им не беше напълно възстановено, но беше достатъчно добро, че те можеха да разберат нарастваща сянка, имитирайки приближаващ се хищник, и да реагират адекватно, като бягаха за прикритие. Това ще бъде функционалният еквивалент при хората, че ще преминат от напълно сляп към възможността да разкрият големи обекти и тяхната позиция в една стая, казва Хуберман.

Друг важен изследователски въпрос беше дали ако невроновият растеж може да бъде стимулиран, тези неврони ще растат в правилната посока и ще се свържат с правилното място в мозъка. "Възможно ли е причината, поради която невроните не се регенерират, е защото е по-добре да нямат връзки, отколкото грешните връзки?", Пита Хуберман. Има различни видове ретинални ганглиални клетки и вие не бихте искали, например, клетките, които реагират на движението, свързващо се с частта на мозъка, която регулира настроението. "Това би било лошо, защото тогава можеш да си представиш, всеки път, когато нещо се движи през зрителното ви поле, тогава ще възстановиш настроението си или ще имаш някаква настройка за настроението."

Но по каквато и да е причина, отрязаните аксони запазиха способността си да намерят правилния път и да се свържат с правилния участък на мозъка. Изследователите са успели да демонстрират това чрез генетично модифициране на някои от мишките, така че само някои видове клетки в техния оптичен нерв експресират зелен флуоресцентен протеин (GFP). След това, след като пътеките са се прекръстили, учените можеха да видят къде са отишли ​​и потвърдили, че са се върнали на същото място, където са били преди нараняването. - Това, което открихме, е, че когато тези клетки се регенерират, те намират пътя към дома. Те следват тези дълги и изкривени пътеки, но намират пътя си - казва Хуберман.

Това е чудесна новина - особено след като Huberman не иска да губи време за експериментиране с хора. "Отиваме направо към човека", казва той. „Работя върху развитието на ретината и зрителната система за близо две десетилетия, и стигнах до точката, в която чувствам, че полето разполага с инструментите и е готово да започне да извършва проучвания за генна терапия при хора.” Някои изследователи Вече използват подобна вирусна генна терапия при изпитвания при хора, казва той.

Huberman също работи с изследователи във виртуална реалност, игри и софтуер за телефон, за да разработи програми, които ще работят като IMAX за мишки, като начин за стимулиране на връзките през зрителния нерв. Глаукомата е втората водеща причина за слепота при хората и тя много прилича на притискането на зрителния нерв в мишките, което е резултат от нарастващото налягане върху зрителния нерв, който прогресивно дегенерира нервните връзки. (Основната причина за слепота при хората е катаракта, която се лекува чрез хирургично отстраняване.)

Но последиците от това изследване отиват отвъд връщането на зрението на слепите, подчертава Хуберман. Подобни интервенции могат да бъдат разработени, за да се справят с дегенерацията на централната нервна система при различни състояния - възстановяване на гръбначния мозък след нараняване, повторно свързване на пътища за моторни неврони след инсулт, може би дори поддържане на неврони, ангажирани с учене и памет в лицето на Алцхаймер.

Huberman казва, че е доста уверен, че тази област на научните изследвания ще продължи да прави големи крачки. Националният очен институт стартира своята инициатива за дръзки цели, която специално се ангажира с разработването на лечения за слепота, където причината за слепотата е в връзката между окото и мозъка. Представете си: може да има бъдеще, където дегенерацията се заменя с регенерация.