Az optogenetika egy új és forradalmi technológia/terápia, amely a génterápia és a fény kombinációján alapul, amellyel a különböző idegsejtek meglehetősen pontosan azonosíthatók és szabályozhatók. Ez valami olyasmi, amely sok elvárást támaszt az idegtudományi közösségben, mivel ideális eszköz az idegsejt agyi áramkörök működésének azonosítására, ami nagy előrelépés a különféle betegségek, köztük a Parkinson-kór, az epilepszia vagy a skizofrénia tanulmányozásában és kezelésében. Az első klinikai vizsgálatok azonban megkezdődtek a szemészet területén, különösen a retinitis pigmentosa betegeknél.

optogenetika

Ez a patológia a retina degeneratív betegsége, amelyben a szem ezen részének fényérzékeny sejtjei fokozatosan elpusztulnak, ami az éjszakai látás és a perifériás látás progresszív elvesztését okozza, amelyet végül a központi látás elvesztése és vakság követ.

Miért választották ki ezt a patológiát, és nem egy másikat? Nos, mivel megfelel három nagyon fontos követelménynek, amelyek ideális lehetőséget kínálnak ennek az új terápiának a megvalósításához:

  1. A szem ideális szerv ehhez a technológiához, mivel sokkal "hozzáférhetőbb", mint az agy. Az utóbbiakra való reagálás érdekében műtétet kell alkalmazni egy száloptikai kábel bevezetésére és a kívánt sejtek fénnyel való stimulálására, miközben a szemen keresztül ez felesleges, mivel ugyanaz a környezeti fény stimulálja ezeket a sejteket.
  2. Ebben a patológiában a retina fényérzékeny sejtjeinek degenerációja tapasztalható, ezért ismét optimális terep az optogenetikának köszönhetően a retina ganglionos idegsejtjeinek fényérzékeny sejtekké történő átalakítása.
  3. Retinitis pigmentosa esetében a látóideg sértetlen, így garantált az idegátvitel ezekből a sejtekből az agyba.

Jelenleg két vállalat kezdett kísérletezni a retinitis pigmentosa optogenetikájával: a GenSight Biologics és a RetroSense Therapeutics. Az első, a GenSight, még nem kezdte el klinikai vizsgálatokat végezni ezen patológiájú embereken, csak állatokon (itt szeretném hangsúlyozni, hogy ez a vállalat már jó eredményekkel kísérletezett génterápiával a Leber örökletes optikai neuropathia, egy ritka genetikai degeneratív szembetegség, amelyre nincs gyógyító kezelés). Ez a második cég, a RetroSense, amely már elkezdett klinikai vizsgálatokat folytatni pigment retinitisben szenvedő betegeknél. Egyébként ezt a második vállalatot nem sokkal ezelőtt szerezték meg az Allergan laboratóriumai, jól példázva ennek a terápiának a lehetőségeit és az érdeklődését, amely felébreszt. Kétségtelen, hogy ez a megszerzés előnyös lesz az optogenetika fejlődésének és fejlődésének, mivel a Retrosense több technikai és gazdasági erőforrással rendelkezik a klinikai vizsgálatok folytatásához.

De hé, menjünk oda, ami érdekel és rendben ...

Mi az optogenetika?

Az optogenetika olyan technológia/terápia, amely ötvözi az optikai módszereket, amelyek lézer vagy LED fényvillanásai lehetnek, genetikai módszerekkel. A cél az, hogy egy meghatározott idegsejtcsoportra vigyük át a mikrobiális eredetű fényérzékeny fehérjéket, az úgynevezett opszinokat kódoló CDNS-t. Ezzel a technikával a fényérzékeny fehérjéket kódoló exogén géneket, amelyek fény révén módosítják a sejtek viselkedését, bejuttatják a sejtekbe.

Az optogenetika alapjait egysejtű szervezet, a Chlamydomonas Reinhardtii alga és annak fényforrás felé történő elmozdulásának tanulmányozása során találjuk meg. Peter Hegemann, Georg Nagel és Ernst Bamberg orvosok felfedezték a Channelrodopsin 2 (ChR2) nevű fehérjét, amelyet ez az algák használnak a fény felé.

Erős, 473 nm-es kék fénysugárral történő stimulálás után a ChR2 kinyílik, lehetővé téve az ionok áthaladását a sejt elektrokémiai gradiensén keresztül. A neuronok elegendő mennyiségű ChR2-t expresszálnak, így a kék fény száloptikán keresztül lehetővé teszi a csatorna kinyílását és a nátrium bejutását az idegsejtbe. Amikor a ChR2 expresszálódik az idegsejtek membránjában, a fényimpulzusok cselekvési potenciálokká alakulnak át.

Ez egy új technológia, amelyet Boriz Zemelman és Gero Miesenböck kezdtek el fejleszteni 2002-ben, bár a legfontosabb tudós ezen a területen Dr. Karl Deisseroth a Stanfordi Egyetemről, mivel ő volt az első, aki 2005-ben bemutatta a igazán hasznos optogenetikai rendszer a canalrhodopsin alkalmazásával 2. A Nature Methods folyóirat 2010-ben az optogenetikát nevezte meg az év legfontosabb módszerének.

Ez a technika széles körben elterjedt a különböző kutatócsoportok között az ideggyógyászat területén, mert azon túl, hogy ideális eszköz az idegi agyi áramkörök működésének azonosítására, meglehetősen egyszerű módszer, könnyen megtanulható és nem igényel nagy beruházásokat, mivel viszonylag alacsony felszerelési költség mellett már meg lehet kezdeni a vizsgálatot ezzel a forradalmi technikával, amely nagyon hasznosnak ígérkezik a patológiák sokaságában részt vevő sejtpopulációk azonosítására, hozzájárulva ezzel az új kezelések kereséséhez.

Az optogenetika alkalmazásai

A retinitis pigmentosa ezen technológiájának jelenlegi alkalmazásán kívül vannak más esetek is, amelyekben már kísérleteztek, vagy amelyekben várhatóan el fognak érni eredményeket. Közülük a következők emelkednek ki:

Gyerünk, amint láthatja, az optogenetika több esetben is megmutathatja értékét, és azt hiszem, ez kedvez nekünk, a vak emberek közösségének, mivel ezek az első klinikai vizsgálatok a retinitis pigmentosa esetében létfontosságúak a jövőbeni felhasználás szempontjából más terápiákban, és ez azt jelenti, hogy sokkal több technikai és pénzügyi forrást különítenek el. De hé, a cikk végén, a befejezésben beszélek erről az érdekes pontról. Menjünk lépésről lépésre.

Hogyan alkalmazzák az optogenetikát vak embereknél?

Jelenleg a Michiganből (USA) érkező RetroSense cég kezdett klinikai vizsgálatokat végezni pigment retinitisben szenvedő betegeknél. 2014-ben, amikor ez a vállalat megkapta, az RST-001 néven kapott terápiája az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala (FDA) által ritka betegségek gyógyszere megjelölést kapott a retinitis pigmentosa kezelésére. 2015 augusztusában új vizsgálati gyógyszerként jóváhagyták, és 2016 márciusában a RetroSense megkezdte az I./II. Fázisú klinikai vizsgálatot, hogy értékelje terápiájának biztonságosságát az adagolt betegeknél. Ez a vizsgálat 2016 augusztusában ért véget, miután ellenőrizte, hogy a betegek biztonságosan adagolták.

Az RST-001 optogenetikai terápia fényérzékeny gént, a canalrhodopsin-2-t használ, hogy új fotoszenzorokat hozzon létre a retina ganglionsejtjeiben, és ezzel megpróbálja helyreállítani a retinitis pigmentosa által degenerált retinák látását. Gyerünk, próbáljuk elérni, hogy a szem idegsejtjei, az úgynevezett ganglionsejtek fényérzékenyé váljanak. Ehhez fényérzékeny algák DNS-ével rendelkező vírusokat injektálnak a szembe. Ha ez sikerül, a sejtek felelősek lesznek azért, hogy az egészséges szem rúdjai és kúpjai azt tegyék, vagyis elektromos jelet generáljanak a fényre reagálva, ami részben helyreállítaná a látást.

A RetroSense Therapeutics ezen terápiáján elsőként egy texasi vak nő vett részt pigment retinitisben. A páciens 2016. február végén, Dallasban részesült az egyik szemének kezelésében, a Southwest Retina Alapítvány kutatója, David Birch vezetésével. Ezt a klinikai vizsgálatot fokozatosan kiterjesztik több betegre, összesen 15-re.

A cél, amint azt korábban említettem, az, hogy megpróbáljuk a szem idegganglium sejtjeit fényérzékenyé tenni, hogy a beteg újra "lásson". És idézőjelbe tettem a lásd szót, mert mint a mesterséges látás esetén a retina implantátumok, amelyek nagyon természetellenes látást biztosítanak, ebben az esetben a fényérzékeny ganglionsejtekből nyújtott látás bizonyosan nagyon különbözik attól, amelyet az egészséges retinának köszönhetünk. A retina ganglionsejtjei általában az idegi impulzusok továbbítására összpontosulnak, és közvetlenül nem kapnak fényt, ezért egyelőre nem tudni, hogy pontosan milyen típusú látást fognak elérni. Az állatokon végzett kísérletek során az eredmények nagyon ígéretesek voltak, de természetesen az állatok nem tudják pontosan megmondani, milyen a látomás, amelyet megszereztek, így amíg az embereknél nem bizonyított, addig nem lehet megbízhatóan tudni, hogy mi eredményeket kapunk.

A 2017-es év során a Retina Iran Foundation orvosai ennek a betegnek a szemét követték nyomon, tanulmányozva annak fényérzékenységét. Ezenkívül további három további dózist adnak be ebből a terápiából, és mindenekelőtt a beteget ellenőrizni kell bármilyen mellékhatás esetén, és ha látás jelei vannak a kezelt szemben.

Várható, hogy a beteg nem látja 100% -osan és teljes színben, csak némi vizuális képességet fog helyreállítani egy olyan szemben, amely ma semmilyen fényt nem érzékel. Hogy milyen látást kap, az még várat magára, de reméljük, hogy képes lesz értékelni a tárgyak, vagy akár nagyon nagy betűk alakját, helyzetét, irányát és mozgását. Egyszerű dolgok, de ez nagy előrelépést jelent egy olyan emberben, aki nem lát semmit.

Meg kell jegyezni, hogy a fényérzékeny ganglionsejtekből származó látásnak jelentős hátránya van: az egészséges retina gyorsan alkalmazkodik érzékenységéhez a világítás változásához (például az utcán a fényerő 10 000-szer nagyobb lehet, mint egy zárt házban), de az optogenetikából létrehozott fényérzékeny sejtek biztosan nem lesznek képesek ugyanúgy alkalmazkodni. Ezért ezt a terápiát ki kell egészíteni valamilyen típusú elektronikus szemüveggel, amely kiegészítheti azt a fényadaptációs folyamatot, amelyet a kezelt szem nem képes végrehajtani, világosabb jelet küldve neki beltérben, és halványabban a szabadban.

Elektronikus szemüveg az optogenetika kiegészítéseként

Mint korábban láthattuk, az optogenetika a természetes fényre támaszkodik a fényérzékeny ganglionsejtek aktiválásához. Ezek a sejtek nem alkalmazkodnak a fényintenzitáshoz, mint egy normál retina. A fényérzékeny fehérjék csak a fény meghatározott hullámhosszaira reagálnak, ezért a környezeti fény magas és alacsony szintje sem lehet elegendő a kívánt válaszok kiváltásához. Ezzel a problémával szembesülve a kutatók úgy döntöttek, hogy kiegészítik ezt a típusú terápiát olyan elektronikus szemüvegekkel, amelyek szabályozzák a szembe jutó fény hullámhosszát és intenzitását, vagy amelyek tartalmaznak egy kamerát, amely a képek rögzítése után impulzusokká alakítja őket fényes fényekké amelyek stimulálják a retina fényérzékeny ganglionsejtjeit.

A francia GenSight Biologics (Párizs) biotechnológiai vállalat, bár jelenleg még nem kezdte meg az embereken végzett klinikai vizsgálatokat (mivel a retinitis pigmentosa optogenetikai terápiája GS030 néven jelenleg csak a preklinikai kutatási fázisban van), a párizsi Vision Intézettel az optogenetikát kiegészítő elektronikus szemüveg kifejlesztésére. Ezek a szemüvegek kamerát, mikrovetítőt és digitális mikrotükröt tartalmaznak, amelyek a kamera által rögzített képeket vörös fényimpulzusokká alakítják, amelyek stimulálják a retina módosított sejtjeit.

Bernard Gilly, a GenSight vezérigazgatója szerint ezt a technológiát majmokban és vak patkányokban tesztelték, helyreállítva látásképességüket. Most arra várnak, hogy elkezdjék az emberen végzett klinikai vizsgálatokat, hogy megbízhatóbban ellenőrizhessék, hogy ez a terápia milyen mértékben segíthet az elveszett látás helyreállításában.

Egy másik vállalat, amely szintén az elektronikus szemüveg és az optogenetika kombinációját keresi, a Bionic Sight, egy startup, amelyet Sheila Nirenberg, a Weill Cornell Orvosi Főiskola idegtudósa alapított, és a klinikai vizsgálatok megkezdését tervezi az Applied Genetic Technologies génterápiás céggel együttműködni.

Nirenberg szerint a szemüvege a fényt "idegkóddá" vagy előre feldolgozott impulzusmintává alakítja, amely stimulálja a ganglion sejteket, mintha a retina más sejtjeiből származnának.

Ennek ellenére Daniel Palanker, a szemészeti professzor és a Stanfordi Egyetem Hansen Kísérleti Fizikai Laboratóriumának igazgatója szkeptikus abban, hogy Nirenberg idegi kódja segít. Mivel a retinában körülbelül 30 típusú ganglion sejt található, amelyek közül néhány a fényre, míg mások a mozgásra, mások pedig a kontrasztbeli különbségekre reagálnak. Azt mondja, hogy egyetlen fényminta sem képes kommunikálni mindegyikkel.

Egyébként az idő eldönti, hogy a két kutató közül melyiknek van igaza.

Következtetés

Természetesen jelenleg ez egy nagyon invazív technika, amely műtétet igényel mind a gének, mind az optikai szál bevitelére a kezelendő területre, de egereknél már kísérleteznek olyan fehérjékkel, amelyek érzékenyebbek egy másik típusú fényre, infravörös fény, ami ideális lenne, mivel ez a fény képes lenne áthaladni például a koponyán anélkül, hogy ki kellene nyitnia.

Nos, befejezem ezt a cikket azzal a kommentárral, hogy az InfoTecnoVisión részéről nagyon tisztában leszünk az érdekes terápiával kapcsolatos hírekkel, mert a RetroSense Therapeutics jelenleg még nem tette közzé az általa végzett klinikai vizsgálatok eredményeit. Természetesen ismételten szükségesnek tartom figyelmeztetni, hogy ez a terápia egyértelmű példa a lehetséges hosszú távú megoldásra, ezért vegye ezt a hírt pusztán informatív jellegűnek, és ne képezzen hamis elvárásokat.

Linkek és források

A cikk írásában nem akartam sokat elmélyülni az optogenetika fizikai alapjaiban, hogy ne nehezítsem az olvasást, de ha valaki tovább akar mélyedni ebben a szempontban, az alábbiakban feltettem egy linket a egy teljes esszé, amely erről a terápiáról szól:

A cikk elkészítéséhez különböző webhelyekről gyűjtöttem információkat, amelyek közül kiemelem a következőket:

A következő linken pedig információt találhat valamiről, amelyet a cikkben említettem, de amit nem terjesztettem ki, mert génterápiáról és nem optogenetikai terápiáról van szó. Arra a génterápiára utalok, amelyet a GenSight vállalat Leber örökletes optikai neuropátiájában alkalmaz: