Es war überraschend einfach. University of California, Berkeley, Wissenschaftler eingefügt, der ein gen für ein grün-Licht-rezeptor in die Augen von blinden Mäusen und, einen Monat später waren Sie die Navigation um Hindernisse, wie leicht, wie die Mäuse, die keine vision Probleme. Sie waren in der Lage, um zu sehen, Bewegung, Helligkeit ändert sich über tausendfältig reichen und feinen Details auf einem iPad ausreichend zu unterscheiden von Buchstaben.
Die Forscher sagen, dass, innerhalb von nur drei Jahren, das gen-Therapie-geliefert über einen inaktivierten virus-könnte versucht werden, in der Menschen aus den Augen verloren haben, weil der degeneration der Netzhaut, idealerweise genug vision zu bewegen und möglicherweise die Wiederherstellung Ihrer Fähigkeit zu Lesen oder video ansehen.
“Sie Spritzen würde dieses virus in das Auge einer person, und ein paar Monate später, Sie wäre etwas zu sehen”, sagte Ehud Isacoff, ein UC Berkeley professor für molekular-und Zellbiologie und Direktor des Helen Wills Neuroscience Institute. “Mit neurodegenerativen Erkrankungen der Netzhaut, die oft alle Menschen, die versuchen zu tun, ist halt langsam oder weitere degeneration. Aber etwas, dass wieder ein Bild in ein paar Monaten-es ist eine erstaunliche Sache zu denken.”
Über 170 Millionen Menschen weltweit Leben mit altersbedingter Makula-degeneration, die Streiks ein in 10 Menschen im Alter von über 55, während die 1,7 Millionen Menschen haben weltweit die häufigste form der angeborenen Blindheit, retinitis pigmentosa, die in der Regel verlässt die Menschen blind durch das Alter von 40.
“Ich habe Freunde, mit kein Licht Wahrnehmung, und Ihr lebensstil ist herzzerreißend”, sagte John Flannery, ein UC Berkeley professor für molekular-und Zellbiologie, ist auf der Schule der Optometrie Fakultät. “Sie haben zu überlegen, was sehende Menschen für selbstverständlich zu nehmen. Zum Beispiel, jedes mal, wenn Sie gehen zu einem hotel, jedes Zimmer layout ist ein wenig anders, und Sie brauchen jemanden, zu gehen Sie durch den Raum, während Sie bauen eine 3D-Karte in Ihrem Kopf. Alltägliche Objekte, wie ein niedriger Couchtisch kann eine Stolperfalle. Die Krankheitslast ist enorm bei Menschen mit schweren, behindernden Verlust der Sehkraft, und Sie können die ersten Kandidaten für diese Art von Therapie.”
Derzeit sind die Optionen für solche Patienten sind beschränkt, um ein elektronisches Auge Implantat eingehakt, um eine video-Kamera, die sitzt auf eine Brille — eine unangenehme, invasive und teure Einrichtung, die ein Bild erzeugt auf der Netzhaut entspricht, derzeit, um ein paar hundert Pixel. Normale, scharfe Sicht mit Millionen von Pixeln.
Korrigiert den genetischen defekt verantwortlich für die degeneration der Netzhaut ist nicht einfach, entweder, weil es gibt mehr als 250 verschiedene genetische Mutationen verantwortlich für retinitis pigmentosa allein. Über 90 Prozent dieser töten der Netzhaut die photorezeptorzellen — die Stäbe, die empfindlich auf die dim Licht, und die Zapfen, die für Tageslicht in der Farbwahrnehmung. Aber degeneration der Netzhaut in der Regel erspart anderen Schichten der Netzhaut, Zellen, einschließlich der bipolaren und der retinalen ganglion-Zellen, die gesund bleiben, obwohl unempfindlich gegenüber Licht, die seit Jahrzehnten nach Menschen völlig blind.
In Ihren Studien an Mäusen, die UC-Berkeley-team gelungen, 90 Prozent der Ganglienzellen sind lichtempfindlich.
Isacoff, Flannery und Ihre UC Berkeley Kollegen berichten Ihre Erfolge in einem Artikel, der online-15. März in “Nature Communications”.
“Sie hätten vor 20 Jahren’
Reverse Blindheit in diesen Mäusen, die Forscher entwickelt ein virus gezielt an retinalen ganglion Zellen und geladen werden Sie mit dem gen für eine lichtempfindliche rezeptor, grün (mittlere Wellenlänge) cone Opsin pro. Normalerweise, das Opsin pro ist nur ausgedrückt durch Kegel Photorezeptoren und macht Sie empfindlich für grün-gelbes Licht. Wenn eingespritzt in das Auge, das virus trugen das gen in Ganglienzellen, die in der Regel sind unempfindlich gegenüber Licht, und machte Sie Licht-empfindlich und in der Lage zu senden Signale an das Gehirn, die interpretiert wurden als Augen.
“Bis an die Grenzen, die wir testen können, die Mäuse, Sie können nicht sagen, die optogenetically-behandelten Mäusen ist das Verhalten von normalen Mäusen, die ohne spezielle Ausrüstung,” Flannery sagte. “Es bleibt abzuwarten, was bedeutet, dass in einem Patienten.”
Bei Mäusen, die Forscher waren in der Lage zu liefern, die opsins zu den meisten Ganglienzellen in der Netzhaut. Zur Behandlung von Menschen, die Sie bräuchten, um zu injizieren, viele weitere virus-Partikel, weil das menschliche Auge enthält tausend mal mehr Ganglienzellen als die Maus Auge. Aber der UC-Berkeley-team hat die Mittel zur Förderung von viralen Lieferung und hofft, legen Sie die neue Licht-sensor in einem ähnlich hohen Anteil von Ganglienzellen, die einen Betrag äquivalent zu der sehr hohen pixel-Zahl der Kamera.
Isacoff und Flannery kam auf die simple-fix nach mehr als einem Jahrzehnt versuchen, kompliziertere Systeme, einschließlich einfügen in überlebenden retinalen Zellen Kombinationen von gentechnisch veränderten neurotransmitter-Rezeptoren und lichtempfindlicher chemischer Schalter. Diese funktionierte zwar, aber nicht um die Empfindlichkeit des normalen Sehens. Opsins von Mikroben getestet anderswo hatten auch niedrigere Empfindlichkeit, die den Einsatz von Licht-verstärkende Brille.
Zur Erfassung der hohen Empfindlichkeit der natürlichen vision, Isacoff und Flannery wandte sich an das Licht-rezeptor-opsins der photorezeptorzellen. Mit einem adeno-assoziierten virus (AAV), die natürlich infiziert Ganglienzellen, Flannery und Isacoff erfolgreich übermittelt das gen für ein retinal Opsin pro in das Genom der Ganglienzellen. Die zuvor blinde Mäuse erworben vision, die ein Leben gedauert.
“Dass dieses system funktioniert, ist wirklich, wirklich befriedigend, zum Teil, weil es ist auch sehr einfach”, Isacoff, sagte. “Ironischerweise könnten Sie dies getan haben, vor 20 Jahren.”
Isacoff und Flannery sind die Beschaffung von Mitteln zu nehmen, die gen-Therapie in einer menschlichen Studie innerhalb von drei Jahren. Ähnliche AAV-delivery-Systeme wurden von der FDA zugelassen für die Erkrankungen des Auges bei Menschen mit degenerativen Netzhaut-Bedingungen und bei denen keine medizinische alternative.
Kann es nicht möglicherweise Arbeit
Nach Flannery und Isacoff, die meisten Menschen in der vision-Feld wäre die Frage, ob opsins könnte arbeiten außerhalb Ihres spezialisierten Stäbchen und Zapfen Photorezeptoren. Die Oberfläche des Lichtsensors ist verziert mit opsins — rhodopsin in den Stäbchen und rot -, grün-und blau-opsins in den Zapfen –, die eingebettet sind in eine komplizierte molekulare Maschine. Eine molekulare relais — die G-protein-gekoppelt-rezeptor-Signalkaskade — verstärkt das signal so effektiv, dass wir in der Lage sind zu erkennen, die einzelnen Photonen des Lichts. Ein Enzym-system lädt die Opsin pro, sobald er erkannt hat, das photon und wird “gebleicht.” Feedback-Regelung passt sich das system zu sehr unterschiedlichen background Helligkeiten. Und eine spezielle Ionen-Kanäle erzeugt eine starke Spannung. Ohne die Transplantation dieses ganze system, war es vernünftig zu vermuten, dass das Opsin pro nicht funktionieren würde.
Aber Isacoff, wer ist spezialisiert in der G-protein-gekoppelten Rezeptoren im Nervensystem, wusste, dass viele dieser Teile gibt es in allen Zellen. Er vermutet, dass ein Opsin pro würde automatisch eine Verbindung mit dem Meldesystem der Ganglienzellen in der Netzhaut. Zusammen, er und Flannery zunächst versucht rhodopsin, die empfindlicher auf Licht als Kegel opsins.
Zu Ihrer Freude, wenn von rhodopsin wurde in den Ganglienzellen von Mäusen, deren Stäbchen und Zapfen war vollkommen degeneriert, und die wurden folglich blind, den Tieren wieder die Möglichkeit zu sagen, dunkel vom Licht-auch schwache Raumbeleuchtung. Aber rhodopsin erwies sich als zu langsam und konnte in der Bild-und Objekterkennung.
Sie versuchte dann die grünen Kegel Opsin pro, die Antwort 10 mal schneller als rhodopsin. Bemerkenswert ist, dass die Mäuse waren in der Lage zu unterscheiden parallele horizontale Linien, Linien eng beieinander liegenden Vergleich sehr weit auseinander (standard-human-Schärfe, Aufgabe), bewegende Zeilen versus stationäre Linien. Die restaurierten vision war so sensibel, dass iPads könnte verwendet werden, für die visuellen anzeigen, anstatt viel heller LEDs.
“Diese kraftvoll brachte die Nachricht nach Hause,” Isacoff sagte. “Nach allem, wie wunderbar es wäre für blinde Menschen wieder die Fähigkeit zu Lesen ein standard-computer-monitor, kommunizieren per video einen Film ansehen.”
Diese Erfolge machten Isacoff und Flannery wollen, gehen Sie einen Schritt weiter und finden Sie heraus, ob die Tiere navigieren konnte in der Welt mit frischer vision. Auffallend auch hier der green cone Opsin pro war ein Erfolg. Mäuse, die blind war und wieder Ihre Fähigkeit, führen Sie einen der Ihren natürlichen Verhaltensweisen: erkennen und erkunden von dreidimensionalen Objekten.
Sie fragte dann die Frage, “Was würde passieren, wenn eine person mit restaurierten vision ging draußen in helleres Licht? Würden Sie vom Licht geblendet?” Hier ein weiteres auffälliges Merkmal des Systems entstanden, Isacoff, sagte: Die grünen Kegel Opsin pro Signalweg passt. Tiere, die zuvor blind angepasst, um die Helligkeit zu ändern und könnte die Aufgabe genauso gut wie sehende Tiere. Diese Anpassung gearbeitet, über einen Bereich von etwa tausendfach — der Unterschied im wesentlichen zwischen den durchschnittlichen indoor-und outdoor-Beleuchtung.
“Wenn jeder sagt, es wird nie funktionieren, und dass Sie verrückt sind, in der Regel, dass heißt, Sie sind auf etwas,” Flannery sagte. In der Tat, dass etwas dabei beträgt die erste erfolgreiche Restaurierung von gemusterten vision mit einem LCD-Bildschirm, der erste, der sich auf die Veränderungen des Umgebungslichts und die erste Wiederherstellung des natürlichen Objekt vision.
Das UC-Berkeley-team ist jetzt bei der Arbeit testen von Variationen über das Thema, konnte wieder Farbe vision und die weitere Erhöhung der Sehschärfe und Anpassung.
Die Arbeit wurde unterstützt von der National Eye Institute der National Institutes of Health, der Nanomedizin Development Center für die Optische Kontrolle der Biologischen Funktion, der Stiftung für die Bekämpfung der Blindheit, die Hoffnung für Vision-Stiftung und der LÖWY Medical Research Institute.
