חוקרים סטנפורד לשחזר ראייה לעכברים עיוורים באמצעות טיפול גנטי

משהו לא ייאמן קרה בתוך מעבדה רפואית בסטנפורד. עכברים, שנעשו עיוורים דרך נזק לעצב הראייה שלהם, הוכשרו לראות שוב באמצעות שילוב של טיפולים גירוי ויזואלי. זוהי הפעם הראשונה אי פעם כי קשרים שבורים בין העין לבין המוח כבר מחדש בהצלחה ביונק, והוא יכול להציע תקווה לבני אדם עם מגוון רחב של פציעות עיניים ומחלות, כולל גלאוקומה.

"אני מאוד אופטימית שבמהלך חמש השנים הקרובות יהיה לנו טיפול שאולי לא יהיה שחזור מלא של הראייה, אבל קצת טיפול לעיוורון במספר תנאים חשובים", אומר אנדרו הוברמן, מחקר, אומר הפוך. תוצאות המחקר בעכברים פורסמו ביום שני ב טבע Neuroscience.

הנה מה שהצוות של הוברמן עשה. הניסוי כלל קרוב ל -100 עכברים בסך הכל; מדענים "גרמו לעיוורון" בעין אחת על ידי ביצוע חתך כירורגי צובט את העצב האופטי עם מלקחיים. בניגוד לתאים במקומות אחרים בגוף, תאי העצבים של מערכת העצבים המרכזית אינם מתחדשים באופן טבעי. זה דומה לדרך שבה חוט השדרה פציעות ושבץ להוביל ליקוי פיזי קבוע; הנוירונים המחברים את העין למוח מתפקדים באותה צורה.

לאחר ביצוע עכברים תפקודית עיוור, החוקרים החלו לשחק עם דרכים לעורר לצמיחה מחודשת של נוירונים. כמה עכברים קיבלו טיפול גנטי ויראלי - עיניהם הוזרקו לנגיף, אך במקום להזיק, הנגיף הזה העביר קטע של דנ"א שנועד לעורר צמיחה בתאי המטרה. שיטה זו עבדה … סוג של. האקסונים העצביים הראו גידול מסוים לעבר המוח, אבל לא מספיק כדי ליצור קשר מחדש. העכברים היו עיוורים כפי שהיו ללא טיפול.

קבוצה נוספת של עכברים קיבלה טיפול גירוי חזותי לא פולשני. הם הוכנסו "לסוג של תיאטרון IMAX לעכברים", אומר הוברמן, שם במשך כמה שעות ביום הוצגו פסים של שחור ולבן. הרעיון כאן הוא כי נוירונים לא לגדול מחדש, אלא אם כן יש פולסים חשמליים רץ דרכם. גירוי אינטנסיבי זה צריך, בתיאוריה, לעודד אקסונים לדחוף מעבר לאתר הפציעה לתוך המוח. תוצאות? מה - הטיפולים קצת עבדו, אבל לא ממש. העכברים שקיבלו את הטיפול הראו על הצטברות עצבית רבה כמו אלה שקיבלו טיפול גנטי.

הקסם קרה כאשר החוקרים שילבו את שתי הטיפולים. "ראינו השפעה סינרגיסטית עצומה", אומר הוברמן. "היה גידול פי 500 במרחק ומהירות כי אקסונים הרשתית גנגליון הרשתית גדל. ובאותו פרק זמן שבו בדרך כלל הם לא היו גדלים כלל, הם הצליחו לגדול כל הדרך חזרה לתוך המוח. אז זה באמת היה מדהים, וכאשר ראינו את זה לראשונה, אפילו לא האמנו בזה. אבל חזרנו על זה מספר פעמים, לפחות 20 עכברים, ואנחנו גם אישר את זה עם מגוון של ניסויים שליטה, ואנו סומכים על התוצאה עכשיו."

והנה החלק המדהים: העכברים האלה יכלו לראות שוב. החזון שלהם לא שוחזר במלואו, אבל זה היה מספיק טוב שהם יכולים להבחין בצל גדל, מחקה טורף מתקרב, ולהגיב כראוי על ידי רץ עבור כיסוי. זה יהיה שווה ערך פונקציונלי בבני אדם הולך עיוור לחלוטין כדי להיות מסוגל לעשות את האובייקטים הגדולים ואת המיקום שלהם בחדר, אומר הוברמן.

שאלת מחקר חשובה נוספת היא האם ניתן יהיה לגרות את תאי העצב הנוירונים, נוירונים אלה יגדלו בכיוון הנכון ויחברו לנקודה הנכונה במוח. "יכול להיות שהסיבה לכך שהנוירונים לא מתחברים מחדש היא כי עדיף שאין להם קשרים מאשר הקשרים הלא נכונים?", שואל הוברמן. ישנם סוגים שונים של תאים גנגליאליים ברשתית, ואתה לא רוצה, למשל, את התאים להגיב לתנועה המחברת עם החלק של המוח שלך המסדיר מצב רוח. "זה יהיה רע, כי אז, אתה יכול לדמיין, בכל פעם משהו עובר דרך השדה החזותי שלך, אז היית לאפס את מצב הרוח שלך, או יש קצת הסתגלות רוח."

אבל, מכל סיבה שהיא, שומרים האקסונים הכרותים על יכולתם למצוא את הנתיב הנכון ולהתחבר עם האזור הנכון של המוח. החוקרים הצליחו להוכיח זאת על ידי שינוי גנטי חלק מהעכברים כך שרק סוגים מסוימים של תאים בעצב האופטי שלהם מבטאים חלבון פלואורסצנטי ירוק (GFP). ואז, לאחר שהמסלולים התחדשו, יכלו המדענים לראות לאן הם הלכו ולאשר שהם התחברו מחדש לאותו מקום שבו היו לפני הפציעה. "מה שגילינו הוא שכאשר תאים אלה מתחילים מחדש, הם מוצאים את דרכם הביתה. הם הולכים בדרך הארוכה והמסובכת הזאת, אבל הם מוצאים את דרכם ", אומר הוברמן.

זה חדשות טובות - במיוחד מאז הוברמן לא רוצה לבזבז זמן על הניסויים של בני אדם. "אנחנו הולכים ישר לאנושות, "הוא אומר. "אני עובדת על פיתוח רשתית ויזואלית כבר קרוב לשני עשורים, והגעתי לנקודה שבה אני מרגיש שהשדה מכיל את הכלים והוא מוכן להתחיל לעשות ניסויים בגנים בבני אדם". כבר משתמשים בטיפול גנטי ויראלי דומה בניסויים בבני אדם, הוא אומר.

הוברמן גם עובד עם חוקרים במציאות וירטואלית, משחקים ותוכנות טלפון כדי לפתח תוכניות שיעבדו כמו IMAX עבור עכברים כדרך לעורר קשרים באמצעות עצב הראייה. גלאוקומה היא הגורם המוביל השני לעיוורון בבני אדם, והיא פועלת מאוד כמו צובטת העצב האופטי בעכברים, הנובעת מלחץ הולך וגדל על עצב הראייה המדרדר את הקשר העצבי. (הגורם המוביל לעיוורון אצל בני אדם הוא קטרקט, הניתן לריפוי באמצעות הסרה כירורגית).

אבל ההשלכות על מחקר זה חורגות מחזרת הראייה לעיוורים, מדגיש הוברמן. ניתן לפתח התערבויות דומות לטיפול בהתנוונות של מערכת העצבים המרכזית במגוון תנאים - צמצום מחודשי חוט השדרה לאחר פציעה, חיבור מחדש של נתיבים לנוירונים מוטוריים לאחר שבץ, ואולי אפילו שמירה על נוירונים המעורבים בלמידה וזיכרון מול אלצהיימר.

הוברמן אומר שהוא סמוך ובטוח כי תחום מחקר זה ימשיך לעשות צעדים גדולים. המכון הלאומי לחקר עיניים פתח ביוזמת יעדים חריגים, אשר מתחייבת ספציפית לפיתוח טיפולים לעיוורון, כאשר הגורם לעיוורון נמצא בקשר בין העין למוח. תארו לעצמכם: יכול להיות עתיד שבו ניוון מוחלף עם התחדשות.