Нейробиологи из Университета Южной Калифорнии с помощью генной терапии вернули слепым мышам способность видеть. Исследование будет опубликовано в журнале JNeurosci, сейчас с ним можно ознакомиться на сайте препринтов bioRxiv.
Зрение животных, в том числе и людей, обеспечивается слаженной работой сложного механизма из множества различных клеток внутри глаз и мозга. «Зрительная» часть сетчатки состоит из фоторецепторов двух типов — цветоразличающих колбочек, отвечающих за дневное зрение, и светочувствительных палочек, необходимых для ночного видения.
Сокращение количества клеток каждого типа приводит к ухудшению зрения или даже к его полной потере.
Палочки участвуют в первую очередь в периферийном и ночном зрении. Их отмирание — одна из основных причин слепоты человека. Существующее лечение направлено на то, чтобы остановить гибель палочек, однако до сих пор не было известно, способны ли восстанавливаться поврежденные палочки и образовываться новые.
Исследователи вывели линию генетически модифицированных мышей с заболеваниями сетчатки, схожими с человеческими. У мышей был «выключен» ген Cngb1, необходимый для нормальной работы палочек. Без белков, за которые он отвечает, палочки попросту разрушаются.
Активация гена позволила не только восстановить палочки, но и способствовала формированию устойчивых связей с нервами, соединяющими глаза и мозг.
Поврежденные глаза мышей успешно реагировали на свет.
Исследование проводилось всего на трех мышах, поэтому говорить о прорыве в лечении слепоты еще рано, предупреждают ученые. Тем не менее, они находят свое открытие весьма многообещающим и надеются, что оно сподвигнет других исследователей на более масштабные эксперименты в этой области.
«Сетчатка взрослого млекопитающего проявляет удивительную пластичность», — отмечают авторы работы. Они надеются, что новые данные позволят разработать терапию для людей, ослепших из-за отмирания палочек.
Способы вернуть зрение если не людям, то хотя бы мышам ученые ищут давно. Так, американским и британским биологам это удалось сделать с помощью «зародышей» палочковидных клеток сетчатки, извлеченных из глаз новорожденных грызунов. Зрение вернулось к мышам спустя уже два месяца после операции.
По словам ученых, «заготовки» светочувствительных клеток развивались в полноценные палочки, обладавшие той же структурой и светоулавливающими свойствами, что и клетки из сетчатки здоровых мышей.
Кроме того, они успешно соединились с окончаниями нейронов, которые отвечают за передачу информации в зрительные центры мозга.
А швейцарские специалисты вернули слепым от рождения мышам зрение с помощью позаимствованного у водорослей гена, кодирующего фоточувствительные ионные каналы — транспортные белки, обеспечивающие движение ионов через мембраны клеток. Хотя «новое» зрение значительно уступало обычному по качеству, его было достаточно, чтобы хорошо ориентироваться в пространстве.
Хороших результатов добилась и команда из США, сумевшая пересадить взрослым мышам от новорожденных мышат стволовые клетки, начавшие развиваться в фоторецепторы. Более ранние эксперименты не увенчались успехом — в них использовались недифференцированные стволовые клетки. Однако использование тех, что уже начали превращаться в фоторецепторы, позволило спасти зрение частично слепых мышей — их зрачки реагировали на свет. Однако доказательств в подтверждение того, что восстанавливаются нервные связи между сетчаткой и мозгом, получить не удалось.
Кроме того, пересаживать фоторецепторы людям будет проблематично — они достигают нужного состояния в 1-2 триместре внутриутробного развития плода. Единственный вариант — выращивать их отдельно, а не брать у эмбрионов.