Безоперационное протезирование сетчатки

Биотехнологи создали и испытали молекулярный «протез» сетчатки глаза. Слепая мышь смогла увидеть и различить не только очертания, но и мелкие детали движущихся предметов.

Глаза на батарейках

Искусственная сетчатка и ее прототипы появляются в биотехнологических лаборатория с завидной регулярностью. Однако даже самые чувствительные технологии, позволяющие различать детали предметов и цвета, созданы на основе микрочипов и электродов, которые передают сигнал в мозг.

Имплантируя микрочип, хирургам приходится «засовывать» электроды поглубже. Это не единственный недостаток искусственной сетчатки. Имплантированной сетчатке нужны батарейки, которые располагаются снаружи и нуждаются в подзарядке.

Нейробиологи Шейла Ниренберг (Sheila Nirenberg) из Корнельского медицинского колледжа в Нью-Йорке (Weill Cornell Medical College in New York) и Четхан Пандаринас разработали технологию, которая позволяет видеть движущиеся предметы в деталях и не требует оперативного вмешательства.

Анатомия слепоты

Человек видит не глазами, а посредством глаз. Глаз – это оптический прибор, который принимает электромагнитное излучение и передает сигнал в мозг. Слепота может быть вызвана повреждением рецепторной части зрительного анализатора или проводящих путей. Рецепторная (воспринимающая) часть глаза состоит из специализированных клеток, которые реагируют на интенсивность освещения (палочки) и на цвет (колбочки). Колбочки располагаются в центральной части сетчатки глаза – макуле. Палочки разбросаны по периферической части сетчатки. Информация от колбочек и палочек передается в мозг посредством нервных клеток (всего их шесть типов).

Многие офтальмологические заболевания связаны с деградацией или повреждением макулы и других участков сетчатки. Пациенты, ослепшие из-за поражения сетчатки, теоретически могут прозреть, так как нервные клетки остаются сохранными. То есть у таких ослепших ломается оптический прибор, а не вся система.

Возбудить нерв

Более полувека ученые пытались понять, как происходит возбуждение нервных клеток, которые «показывают» мозгу картинку. За десять лет нейробиологических исследований Шейле Ниренберг удалось расшифровать сигналы зрительный анализаторов и объяснить, как происходит преобразование информации и возбуждение проводящих путей.

Ниренберг и ее коллеги попытались возбудить зрительные нервы напрямую, без фоторецепторов (колбочек и палочек). Для этого нейробиологи использовали оптогенетику - недавно разработанную методику исследования нервных клеток, которая заключается во внедрении в клеточную мембрану белков, реагирующих на возбуждение светом. То есть, исследователи заставили нейроны воспринимать информацию без посредников, подсадив светочувствительный белок на мембрану нервной клетки.

Для эксперимента ученые вырастили трансгенную мышь, в оптических нейронах (ганглиозных клетках) которой присутствовал светочувствительный белок сине-зеленых водорослей. После определенных лабораторных манипуляций, ученые пришли к выводу, что мышь прозрела и не только видит очертания предметов, но различает мелкие детали. Например, лица экспериментаторов на фоне лабораторных приборов, дверей и шкафов. И, по всей видимости, мышка неплохо различала и движущиеся предметы.

«Оглядываясь назад, кажется, что ничего проще нет, чем взять и просто пересадить фоточувствительный белок на проводящую клетку. Но почему-то никто еще этого не сделал. Настоящая технология позволяет без оперативного вмешательства и разряжающихся батареек возвращать зрение. Правда, только в том случае, если у ослепшего пациента не повреждены нервы», - рассказали исследователи на ежегодной международной конференции Neuroscience 2010.

Если разработанная технология приживется в медицинской среде, для восстановления зрения достаточно будет провести несколько биотехнологических манипуляций и пересадить ген светочувствительного белка в глазные нейроны человека.