Ученые Петербурга разрабатывают «вирус прозрения»

Пока опыты проводят на животных, но специалисты уверены: у технологии большое будущее

Фото: Алексей БУЛАТОВ

Оптогенетическое протезирование сетчатки. Эта тяжелая словесная конструкция значит, что слепые смогут увидеть. Для этого достаточно будет сделать пару уколов. И хотя петербургские ученые лишь в начале пути, никто не сомневается: у технологии светлое будущее.

ВМЕСТО ПАЛОЧЕК И КОЛБОЧЕК

– Есть круг тяжелых болезней, которые объединены общим названием «дегенерация сетчатки», – рассказывает директор Института эволюционной физиологии и биохимии имени И.М. Сеченова РАН, доктор биологических наук Михаил Фирсов. – Они наследственные, могут развиться и в детском, и во взрослом возрасте. Зрение постепенно падает, и, в конце концов, наступает полная слепота. Хорошо диагностируется, хорошо известен механизм. Вот только пока это не лечится.

Оптогенетика - наука молодая, появилась десятилетие назад

Фото: Светлана МАКОВЕЕВА

Сетчатка насчитывает с десяток слоев. Больной слепнет, теряя фоторецепторы – светочувствительные клетки. А значит, наступает полная темнота, ведь, как известно, зрение - не что иное, как способность организма обрабатывать свет. В ряде заболеваний следом за слоем палочек и колбочек человек теряет и другие нейроны. Правда, процесс этот весьма продолжительный, так что даже к концу жизни ослепший может иметь приличный запас нервных клеток.

– Оставшиеся нейроны можно попробовать превратить в псевдофоторецепторы, придав им свойство светочувствительности, – добавляет Фирсов. – Этого можно достичь методами оптогенетики.

Функцию палочек и колбочек берут на себя другие клетки глаза

Фото: Алексей БУЛАТОВ

Эта молодая наука - оптогенетика - родилась в 2005 году. Объект ее интереса – всевозможные манипуляции с нейронами с помощью света. Причем не обязательно с сетчаткой.

– Первоначально оптогенетические методы стали развивать для мозга, – пытается объяснить Фирсов. – Например, мы хотим командовать каким-то определенным типом нейронов в мозгу. Для этого внедряем в них специальные светочувствительные белки. Посветили на мозг синим светом – включили одни нейроны, оранжевым – другие. Эксперименты на крысах показали, что с помощью света можно даже управлять поведением.

УКОЛ ОТ ТЕМНОТЫ

Чтобы заставить нейроны реагировать на свет, в них вставляют специальные белки-каналы, которые в ответ на свет открываются или закрываются. Либо внедряют другие белки, каждый из которых управляет сразу многими каналами через сложную систему химических реакций.

Фото: Предоставлено Институтом эволюционной физиологии и биохимии имени И.М. Сеченова РАН

Вот только если залить в мозги или закапать в глаза белковый раствор, эффекта никакого не будет: нужно преодолеть клеточную мембрану. Можно сделать в каждый нейрон по уколу. Но если речь идет о миллионах клеток, приходится обращаться за помощью к вирусам.

– Вирусы – природные шприцы, – рассказывает ученый. – Они садятся на клетки, прокалывают их и впрыскивают свой генетический материал. Для незрячих мы будем изготавливать особый вирус: не патогенный, но с геном, который помогает клетке произвести свой светочувствительный белок.

О 100-процентном зрении речи не идет: увидеть Ш и Б - это пока максимум

Фото: Алексей БУЛАТОВ

Вирусные уколы делают под наркозом внутрь глазного яблока. Считается, что пары инъекций хватит если не навсегда, то очень надолго.Опыты на животных показали, что «уколы прозрения» действительно работают: мыши и крысы начинают отличать темноту от света.

– Полное восстановление зрения? В отдаленной перспективе – да, – объясняет биолог. – Но пока такая задача даже не ставится. Для всех методик восстановления зрения после полной слепоты считается, что уже очень хорошо, если человек начинает видеть крупные предметы. Тогда он уже не беспомощен, может ориентироваться в пространстве, а не блуждает в темноте.

ДРУГОЙ НАБОР ИНСТРУМЕНТОВ

Оптогенетическое протезирование сетчатки сегодня разрабатывают в нескольких десятках лабораторий в мире. Россия включилась в процесс два года назад и за это время заметно продвинулась. Правда, до передовых еще очень далеко.

– Мы пока начинаем проводить опыты на клеточных системах, а вот коллеги в Москве уже перешли на животных, – рассказывает Фирсов. – Методики разные. Москвичи ориентируются на ганглиозные клетки – это вид нейронов сетчатки, – в которые вставляют светочувствительные каналы. А мы ориентируемся на биполярные клетки, которые по цепочке прохождения сигнала ближе к фоторецепторам. Кроме того, мы собираемся вставлять в нейроны сетчатки не каналы, а белки, способные запускать каскад реакций, управляя сразу сотней каналов. На наш взгляд, это обеспечит лучшую чувствительность. Но хорошо, что мы идем разными путями: никогда не знаешь, какой окажется эффективнее.

Фото: Предоставлено Институтом эволюционной физиологии и биохимии имени И.М. Сеченова РАН

Перешли ли от доклинических испытаний к клиническим, на людях, зарубежные ученые? Официально – нет. Но реально – неизвестно. И дело здесь в ценности оптогенетики не столько для военных, сколько для коммерсантов.

– Когда-нибудь методы оптогенетики могут распространиться не только на зрение: сетчатка не единственная сенсорная ткань в организме, – рассуждает ученый. – Например, таким путем можно восстановить обоняние. Можно подумать и над травматической слепотой, вызванной не болезнью, а, например, ожогом сетчатки, а это могло бы очень заинтересовать оборонные структуры.

Дегенеративные заболевания сетчатки, в конце концов, оставляют человека в полной темноте

Фото: Алексей БУЛАТОВ

Более того, глаза могут стать воротами для управления мозгом вообще. А тут и дополненная реальность не за горами.

– Группа белков, которые мы впрыскиваем, управляют сетчаткой, – отмечает Фирсов. – Но если ставится задача управления мозгом, просто нужен другой набор инструментов - другой набор белков.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:

Люди способны видеть с закрытыми глазами?

На лице - плотная черная повязка. Перед лицом - книга. Человек ее читает. Фокус? Чудо? Сверхъестественные способности? Теоретически не исключено ни то, ни другое, ни третье. Ученые пока затрудняются ответить однозначно. Хотя некоторые из них верят, что феномен существует на самом деле (читать далее...)

Ученые утверждают, что изобрели линзу, которая навсегда вернет зрение

Доктор Гарт Уэбб - основатель и руководитель компании Ocumetics Technology сделал заявление, которому впору жить в фантастических фильмах: его фирма изобрела устройство, которое навсегда избавит человека от потери зрения. То есть ему не будет грозить ни катаракта, ни астигматизм, ни падение зрения. Мало того, это устройство способно дать человеку зрение в три раза (!) острее обычного. То есть, вместо единички с этим устройством у вас будет трешка! (читать далее...)

Британские ученые научились лечить наследственную слепоту

Офтальмологи из Оксфордского университета провели уникальную операцию — они смогли вернуть зрение мужчине, ослепнувшему из-за наследственного заболевания. Ученым удалось изменить геном пациента, из-за чего зрение вернулось к нему (читать далее...)