A terapia genética prometedora podia restaurar a visão nos seres humanos

Era surpreendentemente simples. O University of California, Berkeley, cientistas introduziu um gene para um receptor da verde-luz nos olhos de ratos cegos e, um mês mais tarde, estavam navegando em torno dos obstáculos tão facilmente quanto ratos sem problemas da visão. Podiam ver thousandfold o movimento, as mudanças do brilho sobre uma escala e o detalhe fino em um iPad suficiente para distinguir letras.

Os pesquisadores dizem que, dentro tão pouco quanto três anos, a terapia genética -- entregado através de um vírus neutralizado -- poderia ser tentado nos seres humanos que perderam a vista devido à degeneração retina, dando idealmente lhes bastante visão para se mover ao redor e potencial restaurando sua capacidade para ler ou olhar o vídeo.

“Você injectaria este vírus no olho de uma pessoa e, meses de um par mais tarde, estariam vendo algo,” disse Ehud Isacoff, um professor de Uc Berkeley de molecular e biologia celular e director do instituto da neurociência das vontades de Helen. “Com doenças neurodegenerative da retina, toda a tentativa dos povos a fazer frequentemente é parar ou retardar uma degeneração mais adicional. Mas algo que restaura uma imagem em alguns meses -- é uma coisa surpreendente a pensar aproximadamente.”

Aproximadamente 170 milhões de pessoas no mundo inteiro vivem com a degeneração macular relativa à idade, que golpeia um em 10 povos sobre a idade de 55, quando 1,7 milhões de pessoas no mundo inteiro tiverem o formulário o mais comum da cegueira herdada, o pigmentosa da retinite, que deixa tipicamente cortinas dos povos pela idade de 40.

“Eu tenho amigos sem a percepção clara, e seu estilo de vida é coração-deslocação,” disse John Flannery, um professor de Uc Berkeley de molecular e a biologia celular que está na escola da faculdade da optometria. “Têm que considerar o que os povos observados tomam para concedido. Por exemplo, cada vez que vão a um hotel, cada disposição da sala é um pouco de diferente, e precisam alguém de andar eles em torno da sala quando construírem um mapa 3D em sua cabeça. Os objetos diários, como uma baixa mesa de centro, podem ser um perigo de queda. A carga da doença é enorme entre povos com perda severa, desabilitando da visão, e podem ser os primeiros candidatos para este tipo da terapia.”

Actualmente, as opções para tais pacientes são limitadas a um implante eletrônico do olho enganchado a uma câmara de vídeo que se sente em um par de vidros -- uma instalação inábil, invasora e cara que produza uma imagem na retina que é equivalente, actualmente, a alguns cem pixéis. A visão normal, afiada envolve milhões de pixéis.

Corrigir o defeito genético responsável para a degeneração retina não é directa, tampouco, porque há mais de 250 mutações genéticas diferentes responsáveis para o pigmentosa da retinite apenas. Aproximadamente 90 por cento destes matam as pilhas do fotorreceptor da retina -- as hastes, sensíveis à luz não ofuscante, e aos cones, para a percepção de cor da luz do dia. Mas a degeneração retina poupa tipicamente outras camadas de pilhas retinas, incluindo as pilhas bipolares e retinas do gânglio, que podem permanecer saudáveis, embora insensível à luz, porque as décadas depois que os povos se tornam totalmente cegos.

Em suas experimentações nos ratos, a equipe de Uc Berkeley sucedeu em fazer 90 por cento de pilhas do gânglio sensíveis à luz.

Isacoff, Flannery e seus colegas de Uc Berkeley relatarão seu sucesso artigo em um 15 de março em linha aparecendo em comunicações da natureza.

“Você poderia ter feito este 20 anos há”

Para inverter a cegueira nestes ratos, os pesquisadores projectaram um vírus visado às pilhas retinas do gânglio e carregaram-no com o gene para um receptor sensível à luz, o opsin verde do cone (do media-comprimento de onda). Normalmente, este opsin é expressado somente por pilhas do fotorreceptor do cone e fá-las sensíveis à luz verde-amarela. Quando injetado no olho, o vírus levou o gene nas pilhas do gânglio, que são normalmente insensíveis à luz, e feito lhes sensíveis à luz e capazes de enviar os sinais ao cérebro que foram interpretados como a vista.

“Aos limites que nós podemos testar os ratos, você não pode dizer o comportamento dos ratos optogenetically-tratados dos ratos normais sem equipamento especial,” Flannery disse. “Permanece ser visto o que aquele traduz dentro a um paciente.”

Nos ratos, os pesquisadores podiam entregar os opsins à maioria das pilhas do gânglio na retina. Para tratar seres humanos, precisariam de injectar muito mais partículas do vírus porque o olho humano contem milhares de épocas mais pilhas do gânglio do que o olho do rato. Mas a equipe de Uc Berkeley desenvolveu os meios aumentar a entrega viral e as esperanças introduzir o sensor leve novo em uma porcentagem similarmente alta de pilhas do gânglio, uma quantidade equivalente aos números muito altos do pixel em uma câmera.

Isacoff e Flannery vieram em cima do reparo simples após mais do que uma década de tentar uns esquemas mais complicados, incluindo a introdução em sobreviver combinações retinas das pilhas de receptors genetically projetados do neurotransmissor e de interruptores químicos sensíveis à luz. Estes trabalhados, mas não conseguiram a sensibilidade da visão normal. Opsins dos micróbios testados em outra parte igualmente teve uma mais baixa sensibilidade, exigindo o uso de luz-amplificar óculos de protecção.

Para capturar a sensibilidade alta da visão natural, Isacoff e Flannery giraram para os opsins claros do receptor de pilhas do fotorreceptor. Usar um vírus adeno-associado (AAV) que contaminasse naturalmente pilhas, Flannery e Isacoff do gânglio com sucesso entregou o gene para um opsin retina no genoma das pilhas do gânglio. Os ratos previamente cegos adquiriram a visão que durou uma vida.

“Que este sistema trabalha é realmente, realmente satisfazendo, na parte porque é igualmente muito simples,” Isacoff disse. “Irònica, você poderia ter feito este 20 anos há.”

Isacoff e Flannery estão aumentando fundos para tomar a terapia genética em uma experimentação humana dentro de três anos. Os sistemas de entrega similares de AAV foram aprovados pelo FDA para doenças de olho nos povos com circunstâncias retinas degenerativos e quem não têm nenhuma alternativa médica.

Não pode possivelmente trabalhar

De acordo com Flannery e Isacoff, a maioria de povos no campo da visão questionariam se os opsins poderiam trabalhar a parte externa suas pilhas especializadas do fotorreceptor da haste e do cone. A superfície de um fotorreceptor é decorada com opsins -- rhodopsin nas hastes e opsins vermelhos, verdes e azuis nos cones -- isso é encaixado em uma máquina molecular complicada. Um relé molecular -- a G-proteína acoplou a cascata da sinalização do receptor -- amplifica o sinal tão eficazmente que nós podemos detectar únicos fotão da luz. Um sistema da enzima recarrega o opsin uma vez que detectou o fotão e torna-se “descorado.” O regulamento de feedback adapta o sistema aos brilhos muito diferentes do fundo. E um canal especializado do íon gera um sinal poderoso da tensão. Sem transplantar este sistema inteiro, era razoável suspeitar que o opsin não trabalharia.

Mas Isacoff, que se especializa em G proteína-acoplou os receptors no sistema nervoso, soube que muitas destas peças existem em todas as pilhas. Suspeitou que um opsin conectaria automaticamente ao sistema de sinalização das pilhas retinas do gânglio. Junto, e Flannery tentaram inicialmente o rhodopsin, que é mais sensível à luz do que opsins do cone.

A seu prazer, quando o rhodopsin foi introduzido nas pilhas do gânglio dos ratos cujos as hastes e os cones tinham degenerado completamente, e que eram conseqüentemente cegos, os animais recuperaram a capacidade para dizer a obscuridade da luz - mesmo luz fraca da sala. Mas o rhodopsin despejou ser demasiado lento e falhado no reconhecimento da imagem e de objeto.

Tentaram então o opsin verde do cone, que respondeu 10 vezes mais rapidamente do que o rhodopsin. Notàvel, os ratos podiam distinguir a paralela das linhas horizontais, linhas fechadas contra espaçado extensamente (uma tarefa humana padrão da acuidade), linhas moventes contra tubagens fixas. A visão restaurada era tão sensível que os iPads poderiam ser usados para os indicadores visuais em vez de um diodo emissor de luz muito mais brilhante.

“Isto trouxe poderosa a HOME da mensagem,” Isacoff disse. “Apesar de tudo, como maravilhoso seria para que os povos cegos recuperem a capacidade para ler um monitor padrão do computador, se comunica pelo vídeo, olha um filme.”

Estes sucessos feitos Isacoff e Flannery querem ir uma etapa mais distante e encontrar se os animais poderiam navegar no mundo com visão restaurada. Impressionante, aqui, também, o opsin verde do cone era um sucesso. Ratos que tinham sido cortinas recuperadas sua capacidade para executar um de seus comportamentos mais naturais: objetos tridimensionais de reconhecimento e de exploração.

Fizeram então a pergunta, “o que aconteceriam se uma pessoa com visão restaurada entrou fora em uma luz mais brilhante? Seriam cegados pela luz?” Aqui, uma outra característica impressionante do sistema emergiu, Isacoff disse: O caminho verde da sinalização do opsin do cone adapta-se. Animais que eram previamente cegos ajustados à mudança do brilho e podiam executar a tarefa assim como como animais observados. Esta adaptação trabalhou sobre uma escala aproximadamente da thousandfold -- a diferença, essencialmente, entre a iluminação interna e exterior média.

“Quando todos diz que nunca trabalhará e isso você é louco, geralmente esse meios você é em algo,” Flannery disse. Certamente, esse algo atinge a primeira restauração bem sucedida da visão modelada usando um ecrã de computador do LCD, o primeiro para adaptar-se às mudanças na luz ambiental e o primeiro à visão do objeto natural da restauração.

A equipe de Uc Berkeley está agora em variações do teste do trabalho no tema que poderia restaurar a visão de cor e a acuidade e a adaptação de um aumento mais ulterior.

Source:  https://news.berkeley.edu/2019/03/15/with-single-gene-insertion-blind-mice-regain-sight/