Cercetătorii de la Stanford readuce vederea la șoarecii orbi prin terapia genică

Ceva incredibil sa întâmplat în interiorul unui laborator medical din Stanford. Șoarecii, orbiți prin deteriorarea nervului optic, au fost instruiți să vadă din nou printr-o combinație de terapii genetice și de stimulare vizuală. Aceasta este prima dată când legăturile între ochi și creier au fost restabilite cu succes într-un mamifer și ar putea oferi speranțe oamenilor cu o mare varietate de leziuni oculare și boli, inclusiv glaucom.

"Sunt foarte optimist că, în următorii cinci ani, vom avea un tratament care nu ar putea fi o restaurare completă a viziunii, ci un tratament pentru orbire în mai multe condiții importante", a declarat Andrew Huberman, autor principal al cercetare, spune Invers. Rezultatele studiului la șoareci au fost publicate luni în Natura Neuroștiință.

Iată ce a făcut echipa lui Huberman. Experimentul a implicat aproape 100 de șoareci în total; oamenii de știință "induse orbirea" într-un singur ochi, făcând o incizie chirurgicală și prinzând nervul optic cu forceps. Spre deosebire de celulele din alte părți ale corpului, celulele nervoase ale sistemului nervos central nu se regenerează în mod natural. Este similar cu modul în care leziunile măduvei spinării și accidentele vasculare cerebrale duc la afectarea fizică permanentă; neuronii care conectează ochiul cu funcția creierului în același mod.

Dupa ce a facut soareci functionale orb, cercetatorii au inceput sa joace in jurul cu moduri de a stimula regenerarea neuronilor. Unii șoareci au primit o terapie genică virală - ochii lor au fost injectați cu un virus, dar în loc să fie dăunători, acest virus a eliberat o secțiune de ADN destinată să stimuleze creșterea celulelor țintă. Această metodă a funcționat … un fel de. Axoanele neurale au prezentat o creștere înapoi spre creier, dar nu suficientă pentru a restabili conexiunea. Șoarecii au fost la fel de orbi ca și ei fără tratament.

Un alt grup de șoareci a primit un tratament non-invaziv de stimulare vizuală. Ei au fost plasați în "un fel de teatru IMAX pentru șoareci", spune Huberman, unde pentru câteva ore pe zi le-au fost arătate dungi în mișcare de alb-negru. Ideea este că neuronii nu se vor regrați decât dacă vor trece prin ele impulsuri electrice. Această stimulare intensă ar trebui, în teorie, să încurajeze axonii să împingă dincolo de locul leziunii și în creier. Rezultate? Meh - terapia cam așa ceva a funcționat, dar nu într-adevăr. Șoarecii care au primit acest tratament au prezentat o regrowitate neurală la fel de mare ca și cei care au primit terapia genică.

Magia sa produs atunci când cercetătorii au combinat cele două terapii. "Am văzut un efect sinergie enorm", spune Huberman. "A existat o creștere de 500 ori a distanței și a vitezei pe care axonii celulei ganglionului retinei au crescut. Și în aceeași perioadă în care în mod normal nu ar crește deloc, au reușit să crească tot drumul înapoi în creier. Așa că a fost incredibil, și când am văzut-o pentru prima dată, nici măcar nu am crezut. Dar am repetat-o ​​de mai multe ori, la cel puțin 20 de șoareci, și l-am confirmat și cu o varietate de experimente de control și avem încredere în acest rezultat acum ".

Și aici este partea uimitoare: Acești șoareci puteau să vadă din nou. Viziunea lor nu a fost complet restaurată, dar a fost destul de bun ca ei să poată face o umbra în creștere, să imite un prădător care se apropie și să răspundă în mod corespunzător, alergând pentru acoperire. Acesta ar fi echivalentul funcțional al omului de a merge de la complet orb la capacitatea de a face obiecte mari și poziția lor într-o cameră, spune Huberman.

O altă întrebare importantă de cercetare a fost dacă, dacă regenerarea neuronilor ar putea fi stimulată, acești neuroni ar crește în direcția corectă și se vor conecta cu locul potrivit în creier. "Ar putea fi motivul pentru care neuronii nu se regenerează deoarece este mai bine să nu aibă legături decât legături greșite?", Întreabă Huberman. Există diferite tipuri de celule ganglionare retiniene și nu doriți, de exemplu, celulele care răspund la mișcarea care leagă partea din creier care reglează starea de spirit. "Ar fi rău, pentru că, atunci, ți-ai putea imagina, de fiecare dată când ceva se mișcă prin câmpul vizual, atunci îți vei reseta dispoziția sau vei avea o anumită ajustare a dispoziției."

Dar, din orice motiv, axonii tăi și-au păstrat capacitatea de a găsi calea corectă și de a se conecta cu regiunea corectă a creierului. Cercetatorii au fost in masura sa demonstreze acest lucru prin modificarea genetica unele dintre soareci, astfel incat doar anumite tipuri de celule din nervul lor optice exprima proteina verde fluorescenta (GFP). Apoi, după ce drumurile s-au regresat, oamenii de știință au putut vedea unde au plecat și au confirmat că s-au reconegat la același loc unde au fost înainte de rănire. "Ceea ce am descoperit este că atunci când aceste celule se regenera, își găsesc drumul spre casă. Ele urmează aceste căi lungi, dureroase, dar își găsesc calea ", spune Huberman.

Asta este o veste minunată - mai ales că Huberman nu dorește să piardă timp pentru a experimenta subiecți umani. "Mergem direct la om", spune el. "Am lucrat la dezvoltarea retinei si a sistemului vizual pentru aproape doua decenii acum si am ajuns pana la punctul in care ma simt ca domeniul are instrumentele si este gata sa inceapa sa faca studiile de genoterapie la om." Unii cercetatori folosesc deja terapie genică similară în studiile la om, spune el.

De asemenea, Huberman colaborează cu cercetători în domeniul realității virtuale, jocurilor de noroc și software-ului telefonic pentru a dezvolta programe care vor funcționa ca un IMAX pentru șoareci, ca o modalitate de a stimula conexiunile prin intermediul nervului optic. Glaucomul este a doua cauză principală de orbire la om și funcționează foarte mult ca ciupirea nervului optic la șoareci, care rezultă dintr-o presiune din ce în ce mai mare asupra nervului optic care degenerează progresiv în conexiunile neuronale. (Cauza principală de orbire la om este cataracta, care este vindecată prin îndepărtarea chirurgicală.)

Dar implicațiile pentru această cercetare depășesc vizibilitatea orbilor, subliniază Huberman. Intervenții similare ar putea fi dezvoltate pentru a face față degenerării sistemului nervos central într-o varietate de condiții - renașterea măduvei spinării după leziune, reconectarea căilor pentru neuronii motori după un accident vascular cerebral, poate chiar menținerea neuronilor implicați în învățare și memorie în fața bolii Alzheimer.

Huberman spune că este destul de încrezător că această zonă de cercetare va continua să facă pași importanți. Institutul National de ochi si-a inceput initiativa Audace Goals, care se angajeaza in mod special sa dezvolte tratamente pentru orbire, unde cauza orbirii se afla in legatura intre ochi si creier. Imaginați-vă: ar putea exista un viitor în care degenerarea să fie înlocuită cu regenerarea.