病毒“搬运工”助盲人重见光明


  新研究表明,病毒可以将光敏蛋白质输送到失明老鼠视网膜上的特定细胞中,使老鼠恢复基本的视力。尽管以往的研究已表明,光敏蛋白质能有益于视力恢复,但是输送方法对于人类而言却不实用。而此病毒输送方法与人类基因治疗中已采用的一些输送方法类似。

  在大约10个月的研究期间内,新光敏性蛋白质一直具有活性,表明该疗法能够长期起作用。此外,该疗法表现安全;这些来自于藻类的蛋白质在眼内保留了下来,而且不会引发炎症。

  “以我看来,这篇文章最大的进步就在于病毒输送技术的应用,如果该技术接下来要应用于人类治疗,相同的输送技术将可以用于人类治疗。”图宾根大学(University of Tübingen)的研究者托马斯·慕奇(Thomas Münch)说。他未参与此项研究,但完成了类似的研究工作。近来的基因疗法研究,利用了类似的病毒来输送不同的蛋白质,已在一种罕见遗传性失明症患者的治疗中取得出了初步成功。而这一现有的新方法可能被用于更广范围的人群,原因在于不管导致视力退化的原因是什么,该方法都可以恢复视网膜的光敏性。

  为了恢复视力,南加州大学的研究者阿伦·霍萨格(Alan Horsager)及其同事,充分利用了光遗传学(optogenetics)。光遗传学是使神经细胞对光敏感的一种遗传工程。他们利用一种特殊设计的病毒来将大量的基因拷贝输送到眼中。该基因编码的是一种被称为光敏感通道(channelrhodopsin)的蛋白质。这些蛋白质在细胞膜上形成一条通道,当遇到光时便打开。而后,阳离子涌入细胞,触发将被传递到视网膜上其他细胞中的电子信号。

  进过改良的基因仅在特定的视网膜细胞中具有活性,即双极细胞(bipolar cells)中。在健康的眼睛中,当光感受器察觉光线时,这些细胞会被激活。研究者希望,在患有视网膜退化疾病的眼睛中,如色素性视网膜炎(retinitis pigmentosa)或黄斑部退化症(macular degeneration),使双极细胞直接感应光线,改变后的双极细胞能够替代已凋亡的光感受器。霍萨格与麻省理工学院的神经学家艾德·博伊登(Ed Boyden)共同组建了一家新创公司,名称为曙光神经系统科学公司(Eos Neuroscience),来将该项技术商品化。

  这种光遗传学方法概念上类似于视网膜假体。在视网膜假体中,植入电极可感应摄像机摄入的光线,对视网膜进行刺激(最近一部这样的装置在欧洲获得了临床应用许可。但是,研究者说,恢复单个视网膜细胞的光敏性,应当是能够获得更高清晰的视力,而不是同时激活大量细胞的直接电刺激。“尽管视网膜是相当薄的小片大脑组织,但却极其复杂。”霍萨格说。“如果要进行组织处理,我们希望采用一种特殊通路和精准的方法。”

  在水迷宫试验中,正确的游动方向由光照来引导,经治疗的老鼠找到逃脱通路要比其未经治疗的同伴快得多。在十分明亮的光照条件下,它们几乎与正常老鼠表现得同样好。
  尽管这些研究发现很有前景,但是动物所能看到的分辨度如何还不是很清楚。上述试验工作所需要的仅是一般性光感,而非高清晰度的侦查。霍萨格预测,实施类似治疗的人类患者“将能够在户外散步并有望感觉光线,而且在一定程度上应对自然环境。”

  研究者计划在进行临床研究之前对该疗法进行进一步的修改。他们正在探索能够提供更强光敏性的其他蛋白质,以及能够关闭视网膜中另一类群细胞活性的蛋白质。随光照反应,启动某些细胞活性和关闭其余细胞活性的能力,从理论上会做出更加类似正常功能视网膜的反应。由于光信号在传送到大脑之前会在视网膜网路中经过大量的加工处理,因此,科学家能够模拟健全视网膜活动的程度越接近,所产生的视力可能越好。