Комбинация из генной терапии и электронных приборов позволила мышам с поврежденной сетчаткой обрести почти 100%-ное зрение, заявляют биологи в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences

По текущим оценкам Всемирной Организации Здравоохранения, на нашей планете проживает примерно 20-25 миллионов человек, страдающих от слепоты, возникшей в результате повреждения или распада фоточувствительных элементов сетчатки глаза. Ученые разработали несколько моделей протезов, способных частично вернуть зрение таким людям. Как правило, возможности таких устройств крайне ограничены — они позволяют различать источники света, видеть контуры предметов и очень крупные объекты.

Шейла Ниренберг и Четан Пандаринат (Chethan Pandarinath) из Корнеллского университета в Итаке (США) разработали принципиально новый тип протеза глаза, представляющий собой комбинацию из дополняющих друг друга «живой» генной терапии и механических компонентов.

Ниренберг и Пандаринат в 2010 году продемонстрировали первый прототип этого прибора, однако им пришлось потратить два года на запись сигналов сетчатки и расшифровку механизмов их работы.

Механический компонент протеза представляет собой набор светочувствительных датчиков, соединенных с микропроцессором, конвертирующим картинку в понятный для нервных клеток «язык» электрических импульсов. Эти импульсы передаются в микроизлучатели на обратной стороне прибора, которые испускают кодированные импульсы света внутрь глаза.

Здесь в дело вступает второй компонент устройства — генная терапия. Ниренберг и Пандаринат разработали специальный ретровирус, вставляющий ген ChR2 в ганглионарные клетки, передающие информацию от сетчатки в мозг. Данный ген содержит в себе инструкции по производству белка канальный родопсин-2, который способен улавливать свет и превращать его в электрические импульсы.

Когда импульсы света от механического компонента протеза достигают таких клеток, родопсин активируется и заставляет ганглионарную клетку передать сигнал в центры зрения в мозге. Так как этот сигнал был заранее закодирован в понятный для мозга формат в механической части «киберглаза», клетки сетчатки не испытывают проблем с его расшифровкой.

Ученые испытали свое изобретение на слепых мышах, фоточувствительные клетки сетчатки которых были необратимо повреждены. По словам биологов, установка «кибер-глаза» успешно вернула зрение их подопечным.

Ниренберг и Пандаринат провели дополнительную проверку — они подключили электроды к нескольким тысячам ганглионарных клеток в глазе мыши и записали сигналы, поступающие из них. Затем они расшифровали пакет данных при помощи того же алгоритма, который преобразует картинку в пакет нервных импульсов, и сравнили ее с тем, что видел грызун. Несмотря на некоторую потерю в качестве, на «картинке из глаза» было хорошо видно ребенка, на которого смотрела мышь.

Как полагают биологи, их подход позволяет обойти основную проблему других видов протезов — низкое разрешение и контрастность. Авторы статьи считают, что их метод кодировки изображения и высококачественные светочувтвительные элементы помогут в будущем возвращать полноценное зрение и людям.
источник