Stanford Výzkumníci obnovit pohled na slepé myši prostřednictvím genové terapie

Ve Stanfordské lékařské laboratoři se stalo něco neuvěřitelného. Myši, které byly slepě poškozeny zrakovým nervem, byly vycvičeny, aby znovu viděly kombinaci genové a vizuální stimulační terapie. Toto je vůbec poprvé, kdy se u savců úspěšně obnovily zlomené vazby mezi okem a mozkem a mohly by nabídnout lidem naději na širokou paletu poranění očí a onemocnění, včetně glaukomu.

„Jsem velmi optimistický, že v příštích pěti letech budeme mít nějakou léčbu, která nemusí být úplným obnovením vize, ale nějaká léčba slepoty v řadě důležitých podmínek,“ Andrew Huberman, starší autor časopisu výzkumu Inverzní. Výsledky studie u myší byly zveřejněny v pondělí v roce 2005. T Nature Neuroscience.

Zde je to, co udělal Hubermanův tým. Pokus zahrnoval celkem téměř 100 myší; vědci „vyvolali slepotu“ v jednom oku provedením chirurgického řezu a sevřením optického nervu pinzetou. Na rozdíl od buněk jinde v těle se nervové buňky centrálního nervového systému přirozeně neobnovují. Je to podobné tomu, jak poranění míchy a mrtvice vedou k trvalému fyzickému poškození; neurony, které spojují oko s funkcí mozku stejným způsobem.

Poté, co byly myši funkčně slepé, začali vědci hrát se způsoby, jak stimulovat růst neuronů. Některé myši dostaly virovou genovou terapii - jejich oči byly injikovány virem, ale místo toho, aby byl škodlivý, tento virus dodal část DNA, která byla navržena tak, aby stimulovala růst v cílových buňkách. Tato metoda fungovala. Nervové axony vykazovaly určitý růst zpět do mozku, ale ne natolik, aby znovu navázaly spojení. Myši byly stejně slepé jako bez léčby.

Jiná skupina myší dostala neinvazivní vizuální stimulační léčbu. Byly umístěny do „druhu IMAX divadla pro myši“, říká Huberman, kde se jim několik hodin denně ukazovaly pruhy černé a bílé. Myšlenkou je, že neurony nebudou znovu dorůstat, dokud nebudou protékat elektrické impulsy. Tato intenzivní stimulace by měla teoreticky povzbudit axony, aby tlačily mimo místo poranění a do mozku. Výsledek? Meh - terapie trochu sorta fungovala, ale ne ve skutečnosti. Myši, které dostávaly tuto léčbu, vykazovaly přibližně tolik nervového regrowth jako u těch, kteří dostávali genovou terapii.

Kouzlo se stalo, když vědci spojili obě terapie. „Viděli jsme obrovský synergický efekt,“ říká Huberman. „Došlo k 500-násobnému zvýšení vzdálenosti a rychlosti, kterou rostly axony retinálních gangliových buněk. A ve stejném období, které by normálně nerostli vůbec, se jim podařilo růst až do mozku. Takže to bylo opravdu neuvěřitelné, a když jsme to poprvé viděli, ani jsme tomu neuvěřili. Opakovali jsme to několikrát, alespoň u 20 myší, a také jsme to potvrdili řadou kontrolních experimentů a tomu výsledku nyní věříme. “

A tady je úžasná část: Ty myši znovu viděly. Jejich vize nebyla úplně obnovena, ale bylo dost dobré, že dokázali rozeznat rostoucí stín, napodobovat blížícího se dravce, a vhodně reagovat tím, že utíkají. To by byl funkční ekvivalent u lidí, který by šel od zcela slepého k tomu, aby byl schopen rozeznat velké objekty a jejich polohu v místnosti, říká Huberman.

Další důležitou výzkumnou otázkou bylo, zda-li by mohl být regrowth neuron stimulován, tyto neurony by rostly ve správném směru a spojily se se správným místem v mozku. „Mohl by to být ten důvod, proč se neurony neregenerují, protože je lepší mít žádné spojení než špatné spojení?“ Ptá se Huberman. Existují různé druhy gangliových buněk sítnice a nechtěli byste například buňky, které reagují na pohyb spojující se s částí mozku, která reguluje náladu. "To by bylo špatné, protože si to dovedete představit, pokaždé, když se něco pohybuje vaším zorným polem, pak byste znovu nastavili náladu, nebo máte nějakou úpravu nálady."

Ale z jakéhokoli důvodu si oddělené axony udržely svou schopnost najít správnou cestu a spojily se se správnou oblastí mozku. Výzkumníci to dokázali genetickou modifikací některých myší tak, že pouze určité typy buněk v optickém nervu exprimují zelený fluorescenční protein (GFP). Poté, co se cesty znovu rozrostly, vědci uviděli, kam odešli, a potvrdili, že se znovu připojili na stejné místo, kde byli před zraněním. „Zjistili jsme, že když se tyto buňky regenerují, nacházejí cestu domů. Sledují tyto dlouhé, mučivé cesty, ale najdou si cestu, “říká Huberman.

To je skvělá zpráva - zejména proto, že Huberman nechce ztrácet čas experimentováním s lidskými subjekty. „Jdeme rovnou k člověku,“ říká. „Pracuji na vývoji sítnice a vizuálního systému již téměř dvě desetiletí a dostal jsem se do bodu, kdy mám pocit, že pole má nástroje a je připraveno zahájit pokusy na genové terapii u lidí.“ Někteří výzkumníci už používají podobné virové genové terapie v humánních studiích, říká.

Huberman také spolupracuje s výzkumnými pracovníky ve virtuální realitě, hazardních hrách a telefonním softwaru na vývoji programů, které budou fungovat jako IMAX pro myši jako způsob, jak stimulovat spojení optickým nervem. Glaukom je druhá hlavní příčina slepoty u lidí, a to funguje velmi podobně jako svírání zrakového nervu u myší, což vyplývá ze zvyšujícího se tlaku na zrakový nerv, který postupně degeneruje nervová spojení. (Hlavní příčinou slepoty u lidí jsou katarakty, které jsou léčitelné chirurgickým odstraněním.)

Ale důsledky pro tento výzkum přesahují návrat zraků na slepého, namítá Huberman. Podobné intervence by mohly být vyvinuty za účelem řešení degenerace centrálního nervového systému v různých podmínkách - opětovného růstu míchy po poranění, opětovném zapojení cest motorických neuronů po mozkové mrtvici, případně i udržování neuronů zapojených do učení a paměti tváří v tvář Alzheimerově chorobě.

Huberman říká, že je přesvědčen, že tato oblast výzkumu bude i nadále dělat velké pokroky. National Eye Institute zahájil svou iniciativu Audacious Goals Initiative, která se výslovně zavazuje k rozvoji léčby slepoty, kde příčinou slepoty je spojení mezi okem a mozkem. Představte si, že může být budoucnost, kdy je degenerace nahrazena regenerací.