В рамках исследования PIONEER международная команда офтальмологов сумела частично вернуть зрение 58-летнему слепому мужчине при помощи инновационной оптогенетичекой методики.
Объектом исследования PIONEER стал пациент с пигментным ретинитом, диагностированным 40 лет назад. Пигментный ретинит – это прогрессирующее дегенеративное заболевание глаз, которое провоцируют мутации генов, связанных с деятельностью ключевых зрительных пигментов и рецепторов. Клинически оно проявляется в дистрофии сетчатки глаз, вызванной аномалиями фоторецепторов и пигментного эпителия. При этом разрушение рецепторов происходит непоследовательно, но рано или поздно приводит к полной потере зрения. Пигментный ретинит считается редким заболеванием, однако, согласно статистическим данным, во всём мире от него страдает примерно 2 миллиона человек.
Международная команда экспертов сообщает о новейших достижениях в отрасли оптогенетики, реализованных в рамках проекта PIONEER. Учёные считают, что разработанная ими методика может стать для пациентов с пигментным ретинитом шансом на восстановление зрения. Впрочем, исследователи признают, что данная технология всё ещё находится на стадии эксперимента, потому до её практического терапевтического применения может пройти немало времени.
На момент эксперимента в рамках проекта PIONEER острота зрения 58-летнего пациента ограничивалась светоощущением. Другими словами, мужчина отличал свет от темноты, а также мог определить присутствие источников света и их направление. Благодаря участию в исследовании к нему частично вернулось зрение в одном глазу. Для этого учёные применили технику оптогенетического восстановления зрения, которая заключается в комбинации генной терапии и стимуляции глаз при помощи специальных очков.
На первом этапе исследования PIONEER специалисты ввели в пространство задней полости более слабого глаза пациента препарат, содержащий вирусный вектор на базе аденоассоциированного вируса. Данный вирус не является патогенным, однако он может инфицировать неделящиеся клетки и встраиваться в геном хозяина, доставляя в него генетический код для производства заданных белков. В данном случае вирусный вектор стимулировал производство светочувствительного белка каналродопсина ChrimsonR в центральной ямке сетчатки. Для повышения экспрессии ChrimsonR исследователи также закодировали производство флуоресцентного протеина tdTomato. При активности белков ChrimsonR-tdTomato глаз пациента смог видеть световое излучение с длиной волны 590 нм (жёлтый/оранжевый цвет). Учёные выбрали ChrimsonR, поскольку желтовато-оранжевый свет мягче воздействует на рецепторы, что делает его более безопасным для пациентов с пигментным ретинитом.
Чтобы пациент мог видеть окружающий мир, исследователи использовали стимулирующие очки, оборудованные нейроморфной камерой. Эта камера способна регистрировать изменения в интенсивности каждого пикселя как отдельные события – так с восприятием окружающего мира работают наши зрительные рецепторы. Специальный алгоритм трансформирует полученные кадры в монохромное изображение, которое в режиме реального времени передаётся на сетчатку в виде 590-нм световых импульсов. В итоге мужчина сумел идентифицировать форму, размер, предназначение и расположение набора предметов, размещённых на столе перед ним. Действия экспериментальной терапии оказалось достаточно, чтобы пациент смог выполнить ряд зрительно-моторных упражнений, требующих координации глаз и рук. Во время эксперимента исследователи также проводили наблюдение за электрической активностью мозга испытуемого при помощи неинвазивной электроэнцефалографии. Результаты ЭЭГ подтвердили наличие активности сетчатки, которая отразилась в соответствующей деятельности зрительной коры пациента.
Хотя учёным предстоит ещё немало работы, чтобы оптогенетическая технология PIONEER стала полноценным терапевтическом методом, предварительные испытания уже показали её перспективность. В частности, в ходе внелабораторных тестов пациент отметил, что ему стало гораздо проще ориентироваться в пространстве, полагаясь на частично восстановленное зрение. К примеру, мужчина приловчился быстро находить посуду или телефон, определять нужные двери в коридоре, лавировать среди мебели в незнакомом помещении и даже считать белые полосы на пешеходном переходе. Исследователи верят, что в будущем комбинация генной терапии и стимулирующих очков позволит вернуть или хотя бы частично восстановить зрение тысячам пациентов во всём мире.