Para peneliti menggabungkan terapi gen dan kamera acara untuk memulihkan sebagian penglihatan orang buta

Bayangkan menjadi buta selama empat puluh tahun, bangun setiap pagi dengan hanya sebagian kecil dari penglihatan tepi Anda. Dunia Anda menghilang di balik lubang kunci penglihatan yang menyusut dan akhirnya menghilang ke kedalaman kebutaan penglihatan penuh yang tidak dapat ditembus karena sel-sel fotoreseptif yang rusak di mata Anda gagal. Ini adalah takdir yang diduga dari seorang pria berusia 58 tahun yang menderita Retinitis pigmentosa selama empat dekade. Dia memutuskan untuk berpartisipasi dalam studi terbaru oleh para peneliti dari University of Basel, University of Pittsburgh Medical Center dan startup GenSight Biologics. Alih-alih tenggelam lebih jauh ke dalam ketidakjelasan gelap karena tidak melihat, pasien ini sebenarnya melakukan hal yang tidak terduga telah memulihkan sebagian dari persepsi visualnya berkat terapi teknologi biologis hibrida mutakhir yang dikenal sebagai optogenetika.

“Saya pikir bidang baru sedang lahir,” kata Botond Roska, profesor dan peneliti di Universitas Basel, kepada wartawan baru-baru ini selama panggilan konferensi yang mengumumkan hasil tim.

OptogenetikaSeperti namanya, optik dan genetika bergabung dan memungkinkan peneliti untuk mengontrol neuron in vitro individu dengan cahaya tampak. Molekul penginderaan cahaya pertama kali dimasukkan ke dalam sel otak dan kemudian diaktifkan oleh impuls cahaya dari benang fiberglass. Molekul mengubah cahaya menjadi impuls listrik yang menyebabkan neuron tempat ia melekat juga terbakar. Hal ini memungkinkan peneliti untuk mengaktifkan neuron tertentu jika perlu dan berpotensi mempengaruhi perilaku dan reaksi subjek.

Ini Neuromodulasi Metodologi telah digunakan dalam neurologi selama beberapa dekade untuk mempelajari fungsi sistem saraf pusat dalam kisaran milimeter (Sebuah langkah besar dari hari dan bulan yang dibutuhkan untuk menghasilkan hasil yang dapat diamati menggunakan rekayasa genetika tradisional). Dalam beberapa tahun terakhir, optogenetik telah digunakan kembali sebagai teknik terapeutik untuk mengobati, dan mungkin membalikkan, penyakit kebutaan bawaan seperti RP, yang memengaruhi 1 dari 4.000 orang yang lahir di Amerika Serikat setiap tahun.

Tim UPMC di University of Basel menerapkan teori dasar optogenetika pada retina PIONEER 1 / 2a studi, menggunakan teknologi yang dikembangkan oleh GenSight Biologics. Ini adalah pendekatan bercabang dua yang menggunakan komponen biologis dan teknologi. Di biosida, para peneliti pertama-tama menargetkan sel ganglion retina pasien untuk terapi gen yang akan membuatnya dapat difoto. Biasanya sel ganglion tidak sensitif terhadap cahaya – Itu pekerjaan untuk batang dan duri – dan mereka hanya membawa muatan listrik yang dihasilkan oleh sel fotoreseptif ini ke saraf optik. Namun, karena RP telah merusak dan menghancurkan tongkat dan pasak pasien, ganglia ini harus dimodifikasi untuk memberikan kinerja ganda.

Tim peneliti menambahkan (baca: disuntikkan) gen yang diisolasi dari spesies ganggang hijau yang peka cahaya di salah satu mata pasien. Kode gen ini untuk fotoaktif Channelrhodopsin dipanggil ChrimsonR dan diarahkan ke sel ganglion dengan a vektor adenovirus yang dimodifikasi.

“Protein ini sangat istimewa,” kata Dr. José-Alain Sahel, profesor terkemuka dan ketua Departemen oftalmologi di Fakultas Kedokteran Universitas Pittsburgh, salah satu pendiri Gensight Biologics dan salah satu direktur studi PIONEER Engadget. “Mereka ditemukan pada akhir 1990-an dan awal 2000-an. Protein ini ditemukan dalam alga, menjebak cahaya, dan memicu respons listrik yang memungkinkan alga untuk mendekati atau menarik diri dari cahaya. Ini adalah protein tunggal, jadi responsnya sangat cepat. “

Butuh beberapa bulan bagi ganglia untuk menghasilkan Chrimson® dalam jumlah yang cukup dan menstabilkannya di dalam sel. Setelah ini terjadi, sel ganglion dapat merasakan cahaya dan membawa muatan listrik berikutnya ke saraf optik, sepenuhnya melewati batang dan kerucut yang tidak berguna.

Di sinilah sisi teknis berperan. ChrimsonR paling baik merespon cahaya dengan panjang gelombang 590 nm (amber), dan cahaya itu harus terang untuk mengaktifkan protein – jauh lebih terang daripada cahaya ambient umumnya. “Ini tidak bereaksi terhadap kondisi cahaya rendah dan tidak beradaptasi dengan kondisi cahaya yang berbeda di retina normal,” keluh Sahel.

Hasilnya, Gensight mengembangkan kacamata berpemilik yang digunakan untuk menangkap data gambar dari perangkat kamera acara terintegrasi dan menyinari gelombang cahaya 590 nm intensitas tinggi langsung ke mata pasien. “Kami mengembangkan kamera yang terinspirasi oleh bio yang bekerja pada setiap piksel dengan mendeteksi perubahan sensitivitas cahaya,” kata Sahel. “Kamera ini dapat mendeteksi perubahan yang sangat kecil, dapat bekerja dengan nilai penerapan rendah dan nilai cahaya tinggi. Kami mengerjakan piksel demi piksel dan memproses gambar secara real time. “

Pasien mulai berolahraga dengan headset lima bulan setelah menerima suntikan. “Langkah pertama adalah melatih pasien untuk memasang kacamata ke retina untuk memastikan sorotan sejajar dengan baik,” lanjutnya, “dan latih pasien untuk memahami apa yang dia lihat ketika dia melihat sesuatu.”

Tujuh bulan kemudian, ada peningkatan yang nyata dalam persepsi visualnya. Dengan kacamata pelindung, pasien menemukan dan menyentuh buku catatan besar dan kotak pensil kecil yang ada di atas meja di depannya masing-masing pada 92 persen dan 36 persen kasus. Dia juga menghitung jumlah cangkir yang diletakkan di atas meja dengan akurasi 63 persen. Tanpa bantuan kacamata pengamannya, pasien menyelesaikan tugas ini dengan keberhasilan nol persen.

Selain itu, pengukuran EEG yang diambil selama studi ini menunjukkan peningkatan aktivitas di korteks visual pasien, menunjukkan bahwa otaknya benar-benar “melihat” apa yang dia lihat. Pasien bahkan melaporkan bahwa saat menguji headset di luar lab, dia bisa melihat garis-garis putih zebra cross.

“Banyak orang tidak mengira itu akan berhasil pada manusia,” kata Sahel. “Banyak ilmuwan top di bidang optogenetik telah berpikir [this technique] akan menjadi alat yang bagus untuk memahami bagaimana otak bekerja dan bagaimana [neural] Koneksi berfungsi, tetapi mereka tidak berpikir itu akan berhasil pada pasien … ini benar-benar tonggak sejarah, itu memberi tahu kita bahwa kita berada di jalur yang benar. “

Studi PIONEER saat ini adalah awal yang sangat awal untuk pengembangan terapi. Pada titik ini, para peneliti terutama mencari metrik keselamatan dasar dan memilih dosis biologis yang optimal. Beberapa pasien lain telah menerima suntikan vektor tetapi masih membutuhkan pelatihan tentang headset karena masalah terkait pandemi COVID. Sahel berharap dapat memperbaikinya dalam waktu dekat sementara GenSight berupaya mereplikasi perbaikan pada headset itu sendiri. Kamera acara yang digunakan pada kacamata saat ini terhambat oleh resolusinya yang rendah. “Jadi kami sedang mengerjakan kacamata pengaman dengan resolusi yang lebih tinggi,” kata Sahel, memeriksa integrasi sistem pelacakan mata, “sehingga keselarasan dengan mata lebih baik. ”

Tentu saja, jika Anda agak mual tentang memiliki versi modifikasi genetika dari dingin yang disuntikkan ke bagian gel mata batin Anda, jangan khawatir, karena ini hanyalah salah satu dari segudang perawatan teknologi yang sedang dikembangkan untuk menargetkan RP dan lainnya. mengobati penyakit keturunan. Itu Sistem Prostetik Kortikal Visual Orion, yang dikembangkan oleh Second Sight Medical Products, menawarkan pengaturan kacamata kamera yang serupa – dengan Predator Visi tidak kurang – meskipun probe tipis harus dimasukkan ke dalam otak Anda dan unit kontrol ditanamkan ke tengkorak Anda sebagai gantinya. Ya, tiba-tiba bidikan itu tidak terlihat buruk lagi, bukan?