Stanford Výskumníci Obnoviť Zrak na Blind Myši prostredníctvom Génová terapia

V Stanfordskom lekárskom laboratóriu sa stalo niečo neuveriteľné. Myši, ktoré boli zaslepené poškodením zrakového nervu, boli vyškolené na to, aby opäť videli kombináciu génovej a vizuálnej stimulácie. Toto je prvýkrát, čo sa zlomené spojenia medzi okom a mozgom úspešne obnovili u cicavcov a mohli by ľuďom ponúknuť nádej so širokým spektrom poranení očí a chorôb, vrátane glaukómu.

"Som veľmi optimistický, že v priebehu nasledujúcich piatich rokov budeme mať nejakú liečbu, ktorá nemusí byť úplná obnova vízie, ale nejaká liečba slepoty v mnohých dôležitých podmienkach," Andrew Huberman, senior autor knihy výskum obrátený, Výsledky štúdie na myšiach boli publikované v pondelok v týždni Nature Neuroscience.

Tu je to, čo robil Hubermanov tím. Pokus sa týkal celkovo takmer 100 myší; vedci „vyvolali slepotu“ v jednom oku tým, že vykonali chirurgický rez a stlačili optický nerv kliešťami. Na rozdiel od buniek inde v tele sa nervové bunky centrálneho nervového systému prirodzene regenerujú. Je to podobné ako poranenia miechy a mŕtvice, ktoré vedú k trvalému telesnému poškodeniu; neuróny, ktoré spájajú oko s funkciou mozgu rovnakým spôsobom.

Potom, čo boli myši funkčne slepé, výskumníci začali hrať so spôsobmi, ako stimulovať opätovný rast neurónov. Niektoré myši dostali vírusovú génovú terapiu - ich oči boli injikované vírusom, ale namiesto toho, aby bol škodlivý, tento vírus dodal časť DNA určenú na stimuláciu rastu v cieľových bunkách. Táto metóda fungovala. Nervové axóny vykazovali určitý rast späť do mozgu, ale neboli dostatočné na obnovenie spojenia. Myši boli rovnako slepé ako bez liečby.

Ďalšia skupina myší dostala neinvazívnu vizuálnu stimuláciu. Boli umiestnené do "druhu IMAX divadla pre myši," hovorí Huberman, kde sa na niekoľko hodín denne pohybovali pruhy čiernej a bielej. Myšlienkou je, že neuróny nebudú znovu rásť, pokiaľ nebudú prechádzať elektrické impulzy. Táto intenzívna stimulácia by mala teoreticky povzbudzovať axóny, aby presahovali miesto zranenia a do mozgu. Výsledok? Meh - terapia trochu sorta pracoval, ale nie naozaj. Myši, ktoré dostávali túto liečbu, vykazovali približne rovnaký nervový rast ako tí, ktorí dostali génovú terapiu.

Kúzlo sa stalo, keď výskumníci spojili dve terapie. „Videli sme obrovský synergický efekt,“ hovorí Huberman. „Došlo k 500-násobnému zvýšeniu vzdialenosti a rýchlosti, ktoré rástli axóny retinálnych gangliových buniek. A v rovnakom časovom období, ktoré by normálne nerastú vôbec, sa im podarilo rásť až do mozgu. Takže to bolo naozaj neuveriteľné a keď sme to prvýkrát videli, ani sme tomu naozaj neverili. Zopakovali sme to viackrát, aspoň v 20 myšiach a potvrdili sme to aj pomocou rôznych kontrolných experimentov a výsledok teraz veríme. “

A tu je úžasná časť: Tieto myši znova videli. Ich vízia nebola úplne obnovená, ale bolo dosť dobré, že dokázali rozoznať rastúci tieň, napodobňovať blížiaceho sa dravca a primerane odpovedať behom na krytie. Toto by bol funkčný ekvivalent u ľudí, ktorý by prešiel od úplne slepej k schopnosti rozoznať veľké objekty a ich pozíciu v miestnosti, hovorí Huberman.

Ďalšou dôležitou výskumnou otázkou bolo, či, ak by sa mohol stimulovať opätovný rast neurónov, tieto neuróny by rástli v správnom smere a spojili sa so správnym miestom v mozgu. „Mohlo by to byť preto, že neuróny sa neregenerujú, pretože je lepšie mať žiadne spojenia ako zlé spojenia?“ Pýta sa Huberman. Existujú rôzne druhy gangliových buniek sietnice a nechceli by ste napríklad bunky, ktoré reagujú na pohyb spojený s časťou mozgu, ktorá reguluje náladu. "To by bolo zlé, pretože si potom viete predstaviť, zakaždým, keď sa niečo pohne cez vaše zorné pole, potom by ste obnovili svoju náladu, alebo máte nejakú úpravu nálady."

Ale z akéhokoľvek dôvodu si oddelené axóny udržali svoju schopnosť nájsť správnu cestu a spojili sa so správnou oblasťou mozgu. Výskumníci to dokázali genetickou modifikáciou niektorých myší tak, že iba určité typy buniek v optickom nerve exprimujú zelený fluorescenčný proteín (GFP). Potom, po dráhach, ktoré sa znovu rozrastali, vedci videli, kam odišli a potvrdili, že sa znovu pripojili na rovnaké miesto, kde boli pred zranením. „Zistili sme, že keď sa tieto bunky regenerujú, nájdu si cestu domov. Sledujú tieto dlhé, mučivé cesty, ale nájdu si cestu, “hovorí Huberman.

To je skvelá správa - najmä preto, že Huberman nechce strácať čas experimentovaním s ľudskými subjektmi. „Ideme rovno k človeku,“ hovorí. „Pracujem na vývoji sietnice a vizuálneho systému už takmer dve desaťročia a dostal som sa do bodu, keď mám pocit, že pole má nástroje a je pripravený začať robiť skúšky na génovej terapii u ľudí.“ Niektorí výskumníci už používajú podobnú vírusovú génovú terapiu v štúdiách na ľuďoch.

Huberman tiež spolupracuje s výskumníkmi vo virtuálnej realite, hazardných hrách a softvéri pre telefón na vývoji programov, ktoré budú fungovať ako IMAX pre myši ako spôsob stimulácie spojení cez optický nerv. Glaukóm je druhou najčastejšou príčinou slepoty u ľudí a funguje veľmi podobne ako zvieranie zrakového nervu u myší, čo vyplýva zo zvyšujúceho sa tlaku na zrakový nerv, ktorý progresívne degeneruje nervové spojenia. (Hlavnou príčinou slepoty u ľudí sú katarakty, ktoré sú liečiteľné chirurgickým odstránením.)

Ale dôsledky pre tento výskum presahujú návrat k slepým, Huberman zdôrazňuje. Podobné intervencie by mohli byť vyvinuté na riešenie degenerácie centrálneho nervového systému v rôznych podmienkach - opätovný rast miechy po poranení, opätovné pripojenie dráh pre motorické neuróny po mozgovej príhode, prípadne aj udržiavanie neurónov spojených s učením a pamäťou tvárou v tvár Alzheimerovej chorobe.

Huberman hovorí, že je presvedčený, že táto oblasť výskumu bude aj naďalej robiť veľké pokroky. Národný očný inštitút začal svoju iniciatívu Audacious Goals Initiative, ktorá sa výslovne zaväzuje k rozvoju liečby slepoty, kde je príčinou slepoty spojenie medzi okom a mozgom. Predstavte si: Môže existovať budúcnosť, kde je degenerácia nahradená regeneráciou.