Tudomány

A vak ember látása részben helyreállt az „optogenetika” génterápiával

Egy tudóscsoport hétfőn jelentette be, hogy részben visszaállították a vak ember látását azzal, hogy az egyik szemébe fényt fogó fehérjéket építettek. Az övék jelentés, amely a Nature Medicine folyóiratban jelent meg, az első publikált tanulmány, amely leírja e kezelés sikeres alkalmazását.

“Izgalmasnak látom első alkalommal, hogy működött – még ha csak egy betegnél és egy szemnél is” – mondta Ehud Isacoff, a Berkeley-i Kaliforniai Egyetem idegtudós, aki nem vett részt a vizsgálatban.

Az eljárás messze van a teljes látástól. Az önkéntesnek, egy 58 éves férfinak, aki Franciaországban él, speciális védőszemüveget kellett viselnie, amely szűk látómezőben érzékeltette a tárgyakat. De a jelentés készítői azt mondják, hogy a próba – 13 éves munka eredménye – bizonyítja az elkövetkező hatékonyabb kezelések koncepcióját.

“Nyilvánvalóan még nem az út vége, de ez egy fontos mérföldkő” – mondta Dr. José-Alain Sahel szemész, aki a pittsburghi egyetem és a párizsi Sorbonne között osztja az idejét.

Dr. Sahel és más tudósok évtizedek óta próbálnak gyógyírt találni a vakság öröklött formáira. Ezek a genetikai rendellenességek elrabolják a szemtől a látáshoz szükséges alapvető fehérjéket.

Amikor a fény bejut a szembe, úgynevezett fotoreceptor sejtek fogják el. Ezután a fotoreceptorok elektromos jelet küldenek szomszédaiknak, az úgynevezett ganglion sejteknek, amelyek azonosítani tudják a fontos jellemzőket, például a mozgást. Ezután saját jeleket küldenek a látóidegnek, amely az információt továbbítja az agyba.

Korábbi vizsgálatokban a kutatók képesek voltak kezelni a vakság genetikai formáját, az úgynevezett vakságot Leber veleszületett amaurosis, hibás gén rögzítésével, amely egyébként a fotoreceptorok fokozatos elfajulását okozná.

De a vakság más formáit nem lehet ilyen egyszerűen kezelni, mert áldozataik teljesen elveszítik fotoreceptorukat. “Miután a sejtek elhaltak, nem lehet kijavítani a génhibát” – mondta Dr. Sahel.

Ezekkel a betegségekkel kapcsolatban Dr. Sahel és más kutatók egy radikálisabbfajta javítással kísérleteztek. Génterápiát alkalmaznak, hogy a ganglion sejteket új fotoreceptor sejtekké alakítsák, annak ellenére, hogy általában nem ragadják meg a fényt.

A tudósok kihasználják az algákból és más mikrobákból származó fehérjék előnyeit, amelyek bármely idegsejtet fényérzékenyé tehetnek.

A 2000-es évek elején az idegtudósok kitalálták, hogyan lehet e fehérjék egy részét telepíteni az egerek és más laboratóriumi állatok agysejtjeibe a génjeiket hordozó vírusok injekciójával. A vírusok megfertőztek bizonyos típusú agysejteket, amelyek az új gént felhasználva fényérzékeny csatornákat építettek ki.

Eredetileg a kutatók kifejlesztették ezt a technikát, az ún optogenetika, mint az agy működésének vizsgálatának módja. Ha apró fényt juttatnak az állat agyába, egy kapcsoló mozgatásával be tudják kapcsolni vagy ki lehet kapcsolni egy bizonyos típusú agysejtet. A módszer lehetővé tette számukra a sokféle viselkedés alapjául szolgáló áramkör felfedezését.

Dr. Sahel és más kutatók arra voltak kíváncsiak, hogy használhatják-e az optogenetikát a fényérzékeny fehérjék hozzáadásához a retina sejtjeihez. Végül is úgy vélekedtek, hogy a retinasejtek is idegek – más szóval az agy kiterjesztése.

Ed Boyden, az MIT idegtudósa számára, aki segített úttörő szerepet játszani az optogenetika területén, meglepte az a törekvés, hogy ezeket a fehérjéket felhasználja a vakság gyógyítására. “Eddig az optogenetikát elsősorban a tudósok eszközének gondoltam, mivel emberek ezrei használják az agy tanulmányozására” – mondta. “De ha az optogenetika bebizonyosodik a klinikán, az rendkívül izgalmas lenne.”

Dr. Sahel és munkatársai felismerték, hogy a Dr. Boyden és mások által létrehozott optogenetikus fehérjék nem voltak elég érzékenyek ahhoz, hogy képet alkossanak a szembe kerülő hétköznapi fényből. De a tudósok nem tudták felerősíteni a fényt a szembe, mert a tükröződés elpusztította a retina finom szövetét.

Tehát a tudósok egy olyan optogenetikus fehérjét választottak, amely csak a borostyánfényre érzékeny, ami könnyebb a szemen, mint más színek, és vírusok segítségével szállították ezeket a borostyánfehérjéket a retina ganglionsejtjeibe.

Ezután a kutatók egy olyan speciális eszközt találtak ki, amely a vizuális információkat a külvilágból borostyánfénnyel alakítja át, amelyet a ganglion sejtek felismerhetnek. Létrehoztak egy védőszemüveget, amely másodpercenként több ezerszer beolvassa a látómezőt, és regisztrálja azokat a képpontokat, amelyekben a fény változik. Ezután a szemüveg borostyánfény-impulzust küld a pixelből a szembe.

A kutatók úgy vélekedtek, hogy ez a stratégia képes lehet képeket létrehozni az agyban. A szemünk másodpercenként természetesen apró mozdulatokkal nyilazik körül. Minden ugrással sok pixel megváltoztatná a fényszintet.

Ennek ellenére nyitott kérdés volt, hogy a vak emberek megtanulják-e felhasználni ezeket az információkat tárgyak felismerésére. “Az agynak új nyelvet kell megtanulnia” – mondta Roska Botond, a Bázeli Egyetem szemésze és az új tanulmány társszerzője.

Miután majmokon tesztelték génterápiájukat és védőszemüveget, Dr. Roska, Dr. Sahel és kollégáik készek voltak kipróbálni az embereken. Az volt a tervük, hogy géntartalmú vírusokat injektáltak minden vak önkéntes egyik szemébe, majd néhány hónapot vártak, amíg a ganglion sejtek szaporítják az optogenetikus fehérjéket. Ezután kiképzik az önkénteseket a szemüveg használatára.

Sajnos csak egy önkéntest sikerült kiképezniük, mire a koronavírus-járvány leállította a projektet. A tanulmányra való többéves előkészítés után mostanra elakadt.

De aztán kapcsolatba lépett az az önkéntes, akit sikerült kiképezni. Hét hónapja otthon és sétákon viselte a szemüveget. Egy nap rájött, hogy látja a kereszteződés csíkjait.

Amikor a járvány a nyáron alábbhagyott Franciaországban, a tudósoknak sikerült bevinniük laboratóriumukba további képzésre és tesztekre. Felfedezték, hogy elérheti az asztalon ülő noteszgépet, de kevesebb szerencséje van egy kisebb kapcsos dobozhoz. Amikor a tudósok két vagy három poharat állítottak az önkéntes elé, 19-ből 12-szer sikerült helyesen megszámolniuk őket.

Néhány vizsgálat során az önkéntes elektródákkal ellátott sapkát viselt, amely a fejbőrén keresztül észlelte az agyi aktivitást. Amikor a szemüveg jeleket küldött a retinájához, aktiválta a látásban részt vevő agyrészeket.

“Ez tudományos szempontból jelentős eredmény, és ami a legfontosabb a vak emberek számára” – mondta Lucie Pellissier, a francia Tours-i Egyetem idegtudósa, aki nem vett részt a vizsgálatban.

Dr. Sahel és munkatársai a GenSight nevű céget alapították, hogy technikájukat klinikai vizsgálatokon keresztül mozgassák annak reményében, hogy azt a szabályozók jóváhagyják. Nincsenek egyedül. Dr. Isacoff és munkatársai egy hasonló céget alapítottak Vedere Bio néven, amelyet tavaly októberben vásárolt a Novartis.

Sokkal több pozitív eredményre lesz szükség a klinikai vizsgálatokból, mire az optogenetika a vakság egyes formáinak standard kezelésévé válhat. Dr. Sahel és munkatársai egyelőre bevetik a többi önkéntest képzésre, valamint a vírus nagyobb dózisainak tesztelésére és védőszemüvegük frissítésére vékony szemüvegekre, amelyek kényelmesebbek lennének, miközben több információt juttatnak el a retinára.

Dr. Isacoff és munkatársai saját kísérleteket hajtottak végre, amelyek felvetik annak lehetőségét, hogy más optogenetikus fehérjék a retina sejtjeit eléggé érzékenyekké tehetik a fény észlelésére szemüveg nélkül. “Azt hiszem, ez elég jól fog teljesíteni” – mondta.

Mindaddig, amíg Dr. Sahel a saját rendszerébe helyezte, habozott kitalálni, hogy meddig javulhat. “Amíg egy beteg nem mondja el neked, mit lát, addig tényleg nem tudsz megjósolni semmit” – mondta.