Vedci našli spôsob, ako vrátiť zrak bez operácie. Kľúčom sú svetlom aktivované očné kvapky
edci vyvinuli svetlom aktivované molekuly prosthe6, ktoré slepým myšiam po podaní do oka obnovili reakciu na svetlo bez implantátov a génovej úpravy.
Ochorenia spojené s degeneráciou fotoreceptorov, medzi ktoré patria niektoré formy vekom podmienenej makulárnej degenerácie či retinitis pigmentosa, postihujú podľa údajov z výskumu Inštitútu pre bioinžinierstvo Katalánska (IBEC) vyše 200 miliónov ľudí na celom svete. Globálne náklady spojené so stratou zraku presahujú 400 miliárd dolárov ročne.
Súčasné možnosti liečby sú výrazne obmedzené. Génová terapia pomáha len pri konkrétnych mutáciách, sietnicové protézy vyžadujú operáciu a niektoré optogenetické prístupy zas veľmi silné svetlo. Tím pod vedením IBEC skúša jednoduchší prístup: malé molekuly, ktoré možno podať priamo do oka alebo vo forme kvapiek a ich aktivitu následne riadi svetlo.
Slepota nemusí vyradiť celú sietnicu. Práve to vedci využili
Pri týchto ochoreniach postupne zanikajú fotoreceptory – bunky, ktoré zachytávajú svetlo a stoja na začiatku zrakového procesu. Veľká časť vnútorných neurónových obvodov sietnice však môže zostať zachovaná, iba už nedostáva signál z fotoreceptorov. Vedci sa preto nepokúsili vytvoriť nové bunky, ale chemicky nahradiť časť ich funkcie.
Vyvinuli skupinu zlúčenín prosthe6, ktorú opísali v časopise Journal of the American Chemical Society. Molekuly pôsobia na receptor mGlu6 na dendritoch ON bipolárnych buniek, ktoré za normálnych okolností prijímajú signál priamo od fotoreceptorov.
V tme sa molekula vracia do formy, ktorá receptor mGlu6 aktivuje. Keď na ňu dopadne viditeľné svetlo, jej aktivita klesne. Napodobňuje tak zmenu signálu, ktorá nastáva v zdravej sietnici po osvetlení fotoreceptorov. Autori preto zlúčeniny označujú ako „molekulárne protézy“ – nevytvárajú nové svetlocitlivé bunky, ale preberajú časť ich práce.
Neprehliadni
Myši po kvapkách znovu rozlišovali medzi svetlom a tmou
Zdravé myši prirodzene uprednostňujú tmavšie prostredie. Po strate zraku táto preferencia mizne a medzi osvetlenou a tmavou časťou priestoru sa pohybujú bez výrazného rozdielu.
Po podaní prosthe6 sa správanie zmenilo. Slepé myši začali opäť spontánne vyhľadávať tmavú časť priestoru, bez tréningu či učenia. Vrátila sa im schopnosť prirodzene reagovať na svetlo.
Vedci pritom použili pomerne slabé osvetlenie. Biele svetlo malo intenzitu približne 0,018 mW/cm² a modré 0,095 mW/cm², čo autori prirovnávajú k tmavému zamračenému dňu.
Zlúčeniny testovali aj na slepých larvách dánia pruhovaného (Danio rerio). Zo 14 skúšaných molekúl ich sedem obnovilo sakadické pohyby očí, teda rýchle reflexné pohyby súvisiace so spracovaním vizuálneho podnetu. Pri tomto experimente stačila intenzita svetla približne 0,9 mW/cm², čo zodpovedá rozsahu bežného vnútorného osvetlenia.
Najlepšie výsledky priniesli zlúčeniny prosthe6-12 a prosthe6-15. Pri myšiach fungovali nielen po podaní priamo do oka, ale aj po lokálnej aplikácii vo forme očných kvapiek.
„Tieto molekuly slepotu nevyliečia, pretože neriešia príčinu degenerácie fotoreceptorov. Sú však pozoruhodne účinné pri obnove zraku a robia to veľmi jednoduchou metódou, ktorá môže byť pre pacientov prijateľná,“ vysvetľuje Pau Gorostiza, výskumný profesor ICREA na IBEC a spoluvedúci štúdie.
Namiesto čipu v oku stačí svetlom riadená molekula
Na rozdiel od spomínaných implantátov či génových terapií prosthe6 nepotrebuje operáciu ani genetický zásah. Molekuly sú malé, rozpustné vo vode a reagujú na bežné viditeľné svetlo. Vedci navyše zasahujú veľmi blízko miesta, kde normálne vstupuje do sietnice signál z fotoreceptorov, takže ďalšie vrstvy môžu obraz spracúvať prirodzenejším spôsobom.
Elektronické sietnicové implantáty dnes síce dokážu časť zraku nahradiť, no vyžadujú chirurgický zákrok a výsledné rozlíšenie zostáva obmedzené. Pri niektorých optogenetických prístupoch sú zase potrebné špeciálne okuliare s intenzívnym svetlom.
Limitom prosthe6 môže byť veľmi pokročilé štádium ochorenia, keď sa sietnica prestavuje a dendrity bipolárnych buniek sa sťahujú. Napriek tomu vedci pozorovali dobré výsledky aj u 90-dňových myší s modelom RP, pri ktorých už bola sietnica výrazne prestavaná.
Kvapky fungovali u zvierat, ľudské oko bude väčšia výzva
Pri pokusoch na králikoch sa prosthe6-12 dostal až do sietnice a vedci tam namerali jeho prítomnosť ešte približne šesť hodín po podaní, či už látku aplikovali lokálne alebo priamo do oka. V krvi pritom nezistili žiadne merateľné stopy liečiva, čo naznačuje, že látka zostáva prevažne v oku.
Bezpečnosť pre človeka tým ale ešte potvrdená nie je. Výskumníci musia preskúmať metabolizmus látok aj to, či neovplyvňujú ďalšie biologické ciele.
Otázne zostáva aj to, či sa po nakvapkaní dostane dostatočné množstvo lieku až k ľudskej sietnici. Ľudské oko je výrazne väčšie než oko myši a podobný problém môže vzniknúť aj pri väčších zvieratách. Tím preto pracuje na formulácii, ktorá by účinnú látku dostala do zadnej časti oka a udržala ju tam dlhšie. Ak kvapky nebudú stačiť, alternatívou zostáva injekcia priamo do oka.
Najťažšia skúška prosthe6 ešte len príde
Vedci pri testoch nezaznamenali zjavné nežiaduce účinky u rýb ani myší a povzbudivé sú aj prvé údaje z králikov. Prosthe6 však zatiaľ na ľuďoch netestovali. Tím ešte musí overiť bezpečnosť, správne dávkovanie a spôsob, akým dostať dostatočné množstvo liečiva až k ľudskej sietnici.
Technológia je už patentovo chránená a výskumníci pripravujú jej ďalší vývoj. Ak sa podarí výsledky zo zvierat zopakovať aj pri ľuďoch, išlo by o úplne nový spôsob, ako pri niektorých degeneratívnych ochoreniach obnoviť reakciu sietnice na svetlo bez implantátu a genetickej úpravy.
