Ambitne cele naukowców walczących z utratą wzroku

Utrata wzroku może przejawiać się na różne sposoby. Najczęściej zdegenerowanymi elementami widzenia są bogactwo kolorów, ostrość kształtów lub szczegóły obrazu.

„Widzenie centralne jest u mnie nieostre i stanowi miszmasz kolorów nie do odróżnienia. Widzenie peryferyjne również jest bardzo złe” – mówi 29-letni Marc Muszyński, który stopniowo traci wzrok.

Odczucia, których doświadcza Muszyński są udziałem wielu. Utrata wzroku to jedna z dziesięciu najczęstszych przyczyn niepełnosprawności dorosłych. Dotyczy ona blisko 3,5 mln Amerykanów w wieku powyżej 40 lat.

W przeszłości niewiele można było zrobić dla osób tracących wzrok. Powoli, ale sukcesywnie sytuacja ta zaczyna się zmieniać.

Śmiałe cele

W wielu przypadkach utratę wzroku powodują choroby degeneracyjne siatkówki, zawierającej wyspecjalizowane komórki nerwowe, umożliwiające widzenie. Organizm człowieka dysponuje ograniczonymi mechanizmami naprawczymi komórek nerwowych, brakuje również mechanizmu zastępowalności martwych komórek nerwowych nowymi. Powoduje to, że degeneracja siatkówki ma charakter postępujący i jak dotąd nie udało się całkowicie powstrzymać tego procesu.

Amerykański National Eye Institute wdraża program Audacious Goals Initiative (inicjatywa śmiałych celów), którego ambicją jest znalezienie sposobu na regenerację utraconych komórek nerwowych siatkówki i przywrócenie wzroku milionom osób.

Michael Steinmetz, dyrektor studiów eksternistycznych National Eye Institute ocenił, iż osiągnięcie tych celów nie będzie możliwe w ciągu najbliższych 15 lat. Z kolei Raymond Iezzi, chirurg oka, naukowiec z Mayo Clinic, powiedział portalowi Tech Insider: „W stosunkowo niedalekiej przyszłości będziemy w stanie przywracać wzrok pacjentom, stosując metody chirurgiczne bądź inne metody leczenia.”

Jeśli wysiłki badawcze National Eye Institute oraz innych placówek tego typu przyniosą pożądane efekty, miliony niewidomych i niedowidzących otrzymają szansę odzyskania wzroku. Wydaje się, że te ambitne cele nie są na wyrost, jako że postęp medycyny w tej dziedzinie jest niezwykle szybki.

Bioniczne oko

Dzięki bionicznemu oku Argus II, stworzonemu przez amerykańską firmę Second Sight, osoby dotknięte barwnikowym zwyrodnieniem siatkówki – rzadką, nieuleczalną chorobą genetyczną – mogą częściowo odzyskać wzrok. Przywrócone u tych pacjentów widzenie nie jest pełne. Mogą oni zobaczyć zaledwie kontury przedmiotów, ale to już znacząco poprawia jakość ich życia.

Fotoreceptory komórek nerwowych w siatkówce, przetwarzające światło na sygnały elektryczne, interpretowane przez mózg jako obraz, u chorych na barwnikowe zwyrodnienie siatkówki ulegają degeneracji. Pozbawieni fotoreceptorów pacjenci, cierpiący na to schorzenie tracą wzrok.

Argus II częściowo zastępuje utracone fotoreceptory. Urządzenie przetwarza obraz z kamery wideo umieszczonej w okularach na sygnały elektryczne. Są one następnie przekazywane do 60 elektrod znajdujących się w chipie wszczepionym uprzednio do siatkówki oka. Chip pobudza komórki nerwowe, które przekazują sygnał nerwem wzrokowym do odpowiednich części mózgu, ten zaś interpretuje sygnały.

Naukowcy z brytyjskiego Manchester Royal Eye Hospital testują bioniczne oko Argus II także u pacjentów ze związanym z wiekiem zwyrodnieniem plamki żółtej (AMD), najczęstszą przyczyną utraty wzroku na skutek uszkodzenia fotoreceptorów u osób starszych.

Raymond Iezzi w wywiadzie dla Tech Insider jest sceptyczny. Cierpiący na AMD na ogół widzą w wysokiej rozdzielczości. Argus II umożliwia bardzo niedoskonałe widzenie, które dla pacjentów z AMD z małym uszczerbkiem wzroku może być niewystarczającym wsparciem, w przeciwieństwie do osób niemal całkowicie niewidomych, cierpiących na barwnikowe zwyrodnienie siatkówki. Zweryfikowanie czy urządzenie może stać się przydatne dla osób z AMD, u których utrata widzenia jest mniej dotkliwa, wymaga czasu i szczegółowych testów.

Równolegle naukowcy rozważają inne rodzaje terapii zwyrodnienia plamki żółtej. Raymond Iezzi pracuje np. nad koncepcją zabiegu chirurgicznego, który wedle jego opinii mógłby pomóc osobom z zaawansowaną formą AMD. Dotknięte tym schorzeniem fotoreceptory znajdują się jedynie w centralnej części siatkówki. W pozostałych jej częściach wciąż znajdują się miliony zdrowych fotoreceptorów. Ich przeniesienie do centralnej części siatkówki mogłoby przywrócić pacjentom wzrok, bez konieczności stosowania implantów. Iezzi uważa, że jeśli testy na zwierzętach wykażą skuteczność tej metody, za około pięć lat można ją będzie zastosować u ludzi.

Komórki macierzyste

Naukowcy testują także różne rodzaje komórek macierzystych, sprawdzając czy mogą być one pomocne w ochronie fotoreceptorów oraz czy w przypadku pewnych dysfunkcji wzroku mogą pomóc w przywracaniu widzenia. Zwyrodnienie plamki żółtej powoduje uszkodzenie fotoreceptorów, ale najpierw dochodzi do unicestwienia ochraniających je komórek śródbłonka barwnikowego siatkówki. Naukowcy starają się więc wyhodować z komórek macierzystych te właśnie komórki, stanowiące swego rodzaju stróżów fotoreceptorów. Po wyhodowaniu odpowiedniej ilości tego typu komórek chirurdzy będą mogli je wszczepiać do oka pacjenta. Chodzi o to, by uzupełnić brakujące komórki śródbłonka, dzięki czemu nie dochodziłoby do degeneracji samych fotoreceptorów.

Podczas badań klinicznych na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles testowano komórki śródbłonka barwnikowego siatkówki wyhodowane z komórek macierzystych zarodków ludzkich. Z tego typu komórek macierzystych można pozyskać każdy rodzaj komórek ludzkiego organizmu.

Po około dwóch latach obserwacji okazało się, że wszczepienie wyhodowanych „stróżów fotoreceptorów” osiemnastu pacjentom nie spowodowało poważniejszych problemów i, jak się wydaje, większość tych komórek przetrwała. Wyniki tych testów zostały opisane w czasopiśmie medycznym Lancet. Nowatorska procedura wszczepiania ludziom komórek wyhodowanych na bazie komórek macierzystych powoduje obawy naukowców dotyczące bezpieczeństwa pacjentów. W przypadku badań przeprowadzonych na Uniwersytecie Kalifornijskim problemy nie wystąpiły, a u niektórych spośród pacjentów stwierdzono zauważalną poprawę widzenia.

Kolejne testy kliniczne terapii komórkami macierzystymi są prowadzone w filii Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine i znajdują się we wstępnej fazie. Tym razem zastosowano tę metodę terapii wyłącznie u osób cierpiących na barwnikowe zwyrodnienie siatkówki. Z komórek macierzystych tkanki płodu ludzkiego wyhodowano siatkówkowe komórki progenitorowe (prekursorowe), które są na tyle zróżnicowane, iż mogą z nich powstać różne typy wyspecjalizowanych komórek nerwowych, występujących w siatkówce. Naukowcy mają nadzieję, że przeszczepione komórki progenitorowe siatkówki zapobiegną śmierci fotoreceptorów, a nawet będą w stanie produkować nowe fotoreceptory, powstrzymując procesy zwyrodnieniowe siatkówki.

W przyszłości osoby niewidome będą także mogły skorzystać z wszczepianych im fotoreceptorów zamiennych, pozyskiwanych z komórek macierzystych, bez konieczności wszczepiania komórek „stróżów fotoreceptorów”. Ta metoda jest obecnie testowana na myszach. Choć badania są jeszcze na bardzo wczesnym etapie, naukowcy mogą już pochwalić się pewnymi sukcesami.

Nadal trwają też badania nad innym sposobem zastępowania fotoreceptorów. Zamiast ich regeneracji przy użyciu komórek macierzystych, naukowcy proponują ich modyfikację w organizmie pacjenta i późniejsze wykorzystanie do wypełnienia nimi ubytków powstałych w wyniku śmierci fotoreceptorów.

Pozyskiwanie kreatywnych komórek

Barwnikowe zwyrodnienie siatkówki i zwyrodnienie plamki żółtej degenerują fotoreceptory, nie naruszając pozostałych części układu wzrokowego. W pełni funkcjonalne są np. komórki zwojowe siatkówki, przekazujące do mózgu informacje o świetle docierającym do oka. Bez fotoreceptorów komórki zwojowe nie są w stanie tego dokonać. Rich Kramer, biolog z filii University of California w Berkeley, w sposób obrazowy opisuje to zjawisko – „Fotoreceptory działają jak magiczne lustro tłumaczące obrazy z otoczenia na informacje, przetwarzane przez komórki zwojowe siatkówki, następnie zaś przez mózg. Kiedy to lustro pęka, komórki zwojowe siatkówki czekają na informacje, które jednak nigdy do nich nie docierają. Mózg więc „nie widzi”, mimo iż jest do tego zdolny.”

Kramer i jego współpracownicy próbują znaleźć sposób na wykorzystanie sprawnych komórek zwojowych siatkówki w celu przywrócenia widzenia. Zespół naukowców próbuje zastąpić nimi martwe fotoreceptory poprzez uwrażliwienie ich na światło. Dokonano tego stwarzając specjalną cząsteczkę, zmieniającą kształt w reakcji na światło, zwaną fotoprzełącznikiem molekularnym. Gdy cząsteczka tego typu znajdzie się wśród komórek zwojowych siatkówki, sprawia, że są one w stanie wyczuć światło i przekazać sygnał do mózgu. Jak mówi Kramer, po wstrzyknięciu fotoprzełącznika molekularnego ślepe myszy zachowują się tak, jakby widziały światło.

Obiecujące metody leczenia, które dają efekty u myszy, nie zawsze są skuteczne u ludzi. Jeśli testy na zwierzętach przebiegną pomyślnie, po czym terapia z powodzeniem przejdzie badania kliniczne z udziałem ludzi, może zostać zatwierdzona jako jedna z metod leczenia przyczyn utraty wzroku. Okresowe wstrzyknięcia pacjentom fotoprzełączników molekularnych mogą sprawić, że odzyskają oni możliwość widzenia.

Inną metodą terapii, w której również próbuje się wykorzystać sprawne komórki zwojowe siatkówki, jest swoista terapia genowa. Naukowcom udało się wstawić do komórek zwojowych dodatkowy gen w taki sposób, że zaczynają one wytwarzać białko reagujące na światło. Ten rodzaj techniki neurobiologicznej nosi nazwę optogenetyki. Dodany gen nie jest częścią genomu ludzkiego – pochodzi z genomu algi morskiej – naukowcy będą więc musieli zachować szczególną ostrożność podczas testowania tej terapii na ludziach. Dlatego też metoda ta jak dotychczas jest testowana wyłącznie na gryzoniach. Na ewentualne wnioski kliniczne trzeba jeszcze poczekać.

Według Raymonda Iezzi optogenetyka czy fotoprzełączniki molekularne mogą w przyszłości spowodować, że implanty siatkówki – jako metoda leczenia dysfunkcji wzroku – staną się przestarzałe. Zabiegi z zastosowaniem optogenetyki i fotoprzełączników molekularnych mogą dostarczyć pacjentowi ponad milion fotoreceptorów zastępczych, nie zaś 60 elektrod, które dziś oferuje bioniczne oko Argus II. Oznaczałoby to, że mózg będzie otrzymywał znacznie więcej bodźców światła niż w przypadku bionicznego oka, zaś ostrość przywracanego pacjentom wzroku będzie znacząco lepsza.

Zapobieganie

Naukowcy starają się przywrócić utracony wzrok na wiele sposobów, jednakże najlepszą metodą zapobiegającą jego utracie byłaby wczesna profilaktyka. Michael Fautsch, szef badań okulistycznych w Mayo Clinic, jest jednym z wielu naukowców pracujących nad sposobami leczenia chorób powodujących utratę wzroku. Celem badań jest powstrzymanie procesów degeneracyjnych na bardzo wczesnym etapie. Zespół pod jego kierunkiem pracuje np. nad nowym lekiem na jaskrę. Głównym czynnikiem powodującym uszkodzenie nerwu wzrokowego w jaskrze jest nadmierny wzrost ciśnienia śródgałkowego, spowodowany niedostatecznym odpływem cieczy wodnistej. Leczenie jaskry polega na zmniejszaniu ciśnienia śródgałkowego poprzez stosowanie leków, najczęściej kropli do oczu, ułatwiających odpływ cieczy wodnistej i zmniejszenie jej produkcji w gałce ocznej. Efektywność dostępnych obecnie na rynku leków na jaskrę nie jest wystarczająca, dlatego więc zespół Fautsch’a pracuje nad ich udoskonaleniem.

Według Fautsch’a prace badawcze dotyczące widzenia znajdują się dziś na przełomowym etapie. Lata badań nad chorobami degenerującymi narząd wzroku i nad innymi przyczynami utraty widzenia przynoszą efekty i stają się pomocne w opracowywaniu nowych strategii leczenia.

„Nowe technologie rozwijają się bardzo szybko, nasze rozumienie problematyki widzenia postępuje równie szybko, przyszłość jest więc bardzo obiecująca” – mówi Michael Fautsch.

Naukowcy mają nadzieję na doprowadzenie stanu wiedzy do etapu, w którym nie będzie już nieuleczalnych chorób powodujących utratę wzroku. Służy temu dziś możliwość wyboru wielu metod ich leczenia i stosowania profilaktyki.

Źródło: http://www.businessinsider.com.au/scientists-are-doing-research-to-cure-blindness-2015-8?utm_content=buffer91e24&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=buffer

Komentarze

komentarze