Когда слепые прозреют?
Фантаст и футуролог Артур Кларк метко сформулировал, что на определенном уровне прогресса технологии становятся неотличимы от магии: люди изобретают способы воздействия на мир, которые наши предки сочли бы не иначе как чудесами. Похоже, нейротехнологии стремительно приближаются к заветной черте, за которой открывается волшебство и чудесные преображения мира.
24 мая 2021 года в журнале Nature medicine вышла статья, рассказывающая о частичном излечении слепого пациента с пигментным ретинитом. Пигментный ретинит – это наследственное заболевание, связанное с поломками в одном из полусотни генов. Изначально у таких пациентов наблюдаются проблемы со зрением в темноте и на периферии кругозора, которые постепенно прогрессируют. Происходит это потому, что светочувствительные клетки в сетчатке глаза с течением времени отмирают. Сначала болезнь поражает палочки, помогающие ориентироваться в темноте. На поздних стадиях перестают работать и колбочки, различающие цвета в центре зрительного поля. На месте погибших клеток появляются темные пигментные отложения, а человек понемногу теряет широту и остроту зрения, вплоть до полной слепоты. Эффективного лечения пигментного ретинита до сих пор нет, но ученые и медики пытаются помочь этим пациентам другими способами.
Что сделали исследователи, опубликовавшие статью в Nature medicine? Они использовали технологию генной модификации, используемую в оптогенетике: это когда грызунам в нервные клетки вводят специальные светочувствительные каналы (опсины), после чего ученые могут менять работу этих нейронов, освещая их светом определенной волны. Энергия света меняет конфигурацию канала с закрытой на открытую, образуя локальный "пробой" в напряжении на поверхности нейрона – в нейроне возникает нервный импульс. Технологии оптогенетики стали настоящим прорывом в экспериментальной нейробиологии: теперь мы можем заставить работать практически любой заинтересовавший нас нейрон нужным нам образом, проверяя, как разные режимы его работы будут влиять на поведение животных.
Пожалуй, клиническое применение оптогенетики было исключительно вопросом времени: если у нас есть способ возбуждать нервные импульсы в нейронах с помощью света, и у нас есть заболевание, при котором нарушается именно превращение света в нервные импульсы (на сетчатке просто не остается светочувствительных клеток), идея соединить А с Б и помочь такие пациентам просто напрашивается.
Первая фаза клинических испытаний пришлась на пандемию, поэтому пока первые результаты получены на одном пациенте – им стал 58-летний француз, практически потерявший зрение в 18-летнем возрасте. Специально модифицированные вирусные частицы с геном опсина встраивали в ганглионарные нервные клетки – это нейроны сетчатки, которые в норме получают сигналы от палочек и колбочек и передают их по зрительному нерву вглубь мозга. Инъекцию с вирусом ввели в один из двух глаз, в котором повреждения сетчатки были сильнее, а затем ждали около 4 месяцев, пока клетки наработают и встроят в свои мембраны достаточное количество светочувствительных каналов.
Одна из проблем, с которой столкнулись ученые, – правильно подобрать световые волны и силу освещения сетчатки после модификации, которая бы позволила пациенту различать очертания объектов. Для этого разработали специальные очки, которые в реальном режиме переводят свет от объектов вокруг в контрастную картину, окрашенную в янтарные цвета. В таком виде она попадает на сетчатку модифицированного глаза, а затем мозг должен правильно расшифровать эти сигналы.
Пациенту пришлось тренироваться несколько месяцев, прежде чем мозг научился правильно интерпретировать картинку от очков. Исследование длится уже два года, и по мере тренировок зрение пациента улучшается. Инъекции опсина получили еще как минимум шесть пациентов с пигментным ретинитом, но из-за коронавирусной эпидемии тренировки с очками пришлось отложить.