Блог

Jul 15, 2023

Лекарство от слепоты может быть получено из водорослей

Сара Чжан Водоросли, способные вылечить слепоту, технически даже не видят. Chlamydomonas Reinhardtii — это простые одноклеточные зеленые водоросли, обитающие в воде и грязи. У них круглое тело, два

Сара Чжан

Водоросли, которые могли бы вылечить слепоту, технически даже не видят. Chlamydomonas Reinhardtii — это простые одноклеточные зеленые водоросли, обитающие в воде и грязи. У них круглое тело, два хвоста, похожих на кнут, и один примитивный глаз (на самом деле даже не глаз, а глазное пятно), который они используют для поиска солнечного света для фотосинтеза.

Однако, как и человеческие глаза, это глазное пятно использует светочувствительные белки. Один из них называется каналродопсин-2, и именно этот водорослевый белок, трансплантированный в сетчатку человека, однажды сможет вернуть зрение слепым. И это не просто далекая мечта: в прошлом месяце FDA одобрило клинические испытания на людях для компании RetroSense из Анн-Арбора, чтобы сделать именно это.

Сделайте вдох. Да, это звучит довольно безумно, но не совсем уж безумие вуду. Видите ли, каналродопсин-2 — рок-звезда в мире нейробиологии. В течение последнего десятилетия нейробиологи использовали этот белок, чтобы заставить нейроны реагировать на свет. Нейроны обычно не реагируют на свет (поскольку они застряли внутри черепа и все такое), но генетически кодируют белок в нейронах, и ученые могут легко исследовать цепи мозга с помощью света — метод, известный как оптогенетика.

Если каналродопсин-2 работает в клетках мозга, то почему бы не в клетках глаз? Итак, RetroSense планирует впервые использовать оптогенетику на людях, набрав 15 пациентов, ослепленных генетическим заболеванием глаз, пигментным ретинитом, для клинических испытаний. «Мы планируем начать работу осенью этого года», — говорит генеральный директор Шон Эйнсворт.

RetroSense будет использовать вирус для внедрения копий гена канального родопсина-2 в нейроны внутренней сетчатки, которые обычно не чувствительны к свету. (Палочки и колбочки — это обычные светочувствительные клетки.) Это генная терапия, а генная терапия для лечения генетических заболеваний глаз не является радикально новой идеей. В ходе нескольких клинических испытаний исследователи вводили вирусы, несущие нормальную копию гена, чтобы компенсировать дефектную копию пациента и восстановить зрение. Однако в этом и заключается разница: RetroSense вставляет ген не другого человека, другого млекопитающего или даже другого животного, а ген водоросли. Забудьте о межвидовом взаимодействии — это междоменный подход.

Все началось не с водорослей. RetroSense лицензирует свою технологию у Чжуо-Хуа Паня, исследователя зрения из Государственного университета Уэйна, который изучает, как восстановить зрение, когда палочки и колбочки глаза отмирают. Именно это происходит при таких заболеваниях, как пигментный ретинит или возрастная дегенерация желтого пятна. Очевидным решением является устранение недостатков человека с помощью человеческих генов: кодировать светочувствительные белки из человеческих палочек в других функциональных клетках больной сетчатки. Но эти белки привередливы, и им приходится работать совместно с несколькими другими белками, а это означает, что ученым необходимо вставить несколько генов. «Мы думали, что это будет практически невозможно сделать», — говорит Пан.

В 2003 году Пэн наткнулся на статью о канальном родопсине-2 Chlamydomonas Reinhardtii. Ученые начали помещать его в клетки млекопитающих, и все, что им было нужно, — это один ген и один белок. «Это работало отлично, даже в самом начале», — говорит Пан. «По сути, это было просто очень, очень повезло». Сотни нейробиологических лабораторий, использующих оптогенетику, могут сказать то же самое.

Энди Гринберг

Нгофин Мпутубвеле

Джулиан Чоккатту

Мэтт Саймон

Введение каналородопсина-2 во внутренние нейроны сетчатки позволяет обойти большую часть сложностей глаза. Первое, что вам нужно знать о том, как работает глаз, — это то, что это не имеет смысла. Во-первых, кажется, что он устроен наоборот: свет должен пройти через несколько слоев нейронов, прежде чем достичь светочувствительных палочек и колбочек в задней части сетчатки, которые затем должны посылать электрические сигналы обратно через все эти слои нейронов. на пути к мозгу. (На схеме задняя часть сетчатки находится вверху.) У палочек и колбочек она тоже расположена наоборот — они срабатывают в темноте, а не на свету, и инвертирование этого кода — часть работы этих нейронов. Если человеческий глаз был работой разумного дизайнера, то он был сумасшедшим.