In de eerste menselijke test van optogenetica streven artsen ernaar het gezichtsvermogen van blinden te herstellen

Als alles volgens plan verloopt, zal ergens volgende maand een chirurg in Texas een naald gebruiken om virussen beladen met DNA van lichtgevoelige algen te injecteren in het oog van een wettelijk blinde persoon, in de hoop dat het de patiënt weer zou kunnen laten zien, als alleen in wazig zwart-wit.

De studie, gesponsord door een startup genaamd RetroSense Therapeutics , van Ann Arbor, Michigan, zal naar verwachting de eerste menselijke test van optogenetica zijn, een technologie die is ontwikkeld in neurowetenschappelijke laboratoria die een combinatie van gentherapie en licht gebruikt om zenuwcellen nauwkeurig te controleren.

De proef, uit te voeren door artsen aan de Retina Stichting van het Zuidwesten , betreft maar liefst 15 patiënten met retinitis pigmentosa, een degeneratieve ziekte waarbij de gespecialiseerde lichtgevoelige fotoreceptorcellen in het oog afsterven, waardoor langzaam blindheid ontstaat. Het doel van de behandeling is om het DNA van verschillende cellen in het netvlies, ganglioncellen genaamd, te manipuleren, zodat ze in plaats daarvan op licht kunnen reageren en signalen naar de hersenen kunnen afvuren.

De Texas-studie zal op de voet worden gevolgd door neurowetenschappers die hopen uiteindelijk optogenetica in het menselijk brein te gebruiken om Parkinson of ernstige psychische aandoeningen te behandelen. Dit wordt een goudmijn aan informatie over het doen van optogenetische studies bij mensen, zegt Antonello Bonci, een neurowetenschapper die wetenschappelijk directeur is van het intramurale onderzoeksprogramma van het National Institute on Drug Abuse in Baltimore.

Patiënten met retinitis pigmentosa verliezen perifeer zicht en nachtzicht voordat ze uiteindelijk blind worden. Kandidaten voor de RetroSense-studie zullen niet veel meer kunnen zien dan een hand die voor hun gezicht beweegt. Sean Ainsworth, CEO van RetroSense, zegt te hopen dat patiënten na de behandeling tafels en stoelen zullen zien of misschien grote letters zullen lezen.

Optogenetica is tien jaar geleden ontwikkeld in neurowetenschappelijke laboratoria als een manier om de activiteit van zenuwcellen nauwkeurig te controleren. Het werkt door DNA-instructies toe te voegen voor een lichtgevoelig eiwit, channelrhodopsine, dat algen gebruiken om zonlicht waar te nemen en ernaartoe te bewegen. Toegevoegd aan een zenuw, zorgt het ervoor dat de cel gaat vuren bij blootstelling aan een specifieke golflengte van licht.

De technologie helpt wetenschappers al om snelle vooruitgang te boeken bij het begrijpen van welke hersencellen aan de basis liggen van beweging, motivatie, pijn en vele andere basale hersenfuncties bij dieren. In één experiment ontdekten onderzoekers van Stanford University onder leiding van Karl Deisseroth, een van de uitvinders van optogenetica, dat ze het gevoel van angst bij muizen konden aan- en uitzetten door licht door een glasvezelkabel te schieten op specifieke cellen in hun hersenen.

RetroSense werd in 2009 opgericht om onderzoek te commercialiseren dat werd uitgevoerd door Zhuo-Hua Pan, een vision-expert van de Wayne State University, die zich realiseerde dat het oog misschien wel de gemakkelijkste plaats is om optogenetica te gebruiken. In tegenstelling tot de hersenen is het oog transparant en gevoelig voor licht, en het is veel gemakkelijker te behandelen met gentherapie. Er zijn geen extra hardware of glasvezelkabels nodig, omdat het licht rechtstreeks op het netvlies schijnt.

Het oog heeft twee soorten fotoreceptorcellen. Kegels, genoemd naar hun vorm, zijn verantwoordelijk voor het zien van kleuren. Staafjes reageren 's nachts op licht. Beide reageren op binnenkomende fotonen door een elektrisch signaal te genereren dat door een opeenvolging van zenuwcellen naar de oogzenuw en vervolgens naar de hersenen wordt gestuurd.

Om het verlies van fotoreceptoren te overwinnen, werkt de strategie die door Pan is ontwikkeld en door RetroSense is aangenomen, door virussen beladen met algen-DNA in het midden van het oog te injecteren. Hun doelwit is de bovenste laag cellen in het netvlies, ganglions genaamd. Zodra ze het lichtgevoelige eiwit beginnen te maken, zouden de ganglioncellen moeten vuren als reactie op licht .

Pan verwacht dat de behandeling minstens 100.000 lichtgevoelige cellen in het netvlies zal genereren. Dat zou zich kunnen vertalen in een substantiële visie. Tot nu toe is de enige commerciële technologie om blinden met een beperkt gezichtsvermogen te herstellen een elektrisch implantaat, de Argus II genaamd, dat video van een camera doorstuurt naar een vel van 60 elektroden die in het netvlies zijn genaaid, maar het levert slechts een paar pixels aan visuele informatie op een tijd.

Het algeneiwit heeft enkele beperkingen. Een daarvan is dat het alleen reageert op de blauwe component van natuurlijk licht. Als gevolg hiervan verwacht RetroSense dat patiënten monochromatisch zien. Misschien zullen de hersenen dit zwart-wit verwerken, zegt Ainsworth. Patiënten kunnen een object dat helemaal geen blauw licht reflecteert, als zwart zien.

Speculatie over wat mensen wel of niet zullen zien - en hoe die subjectieve ervaring zal zijn - komt voort uit resultaten van onderzoeken met blinde muizen. Jens Duebel , die een groep leidt die optogenetische visieherstel bestudeert aan de Visie Instituut , in Parijs, zegt dat blinde muizen na behandeling hun hoofd zullen bewegen om een ​​beeld te volgen en ook een fel licht zullen vermijden wanneer ze in een donkere doos worden gehouden, net als gezonde muizen.

Omdat het algeneiwit niet zo gevoelig is voor licht als een normaal netvlies, denkt Duebel dat patiënten in buitenlicht wel kunnen zien, maar binnenshuis niet zo goed. Duebel wordt geassocieerd met: GenSight Biologics uit Parijs, een bedrijf dat een paar op een bril gemonteerde microprojectoren heeft ontwikkeld waarvan het denkt dat het dat probleem zou kunnen oplossen. De bril zal een videofeed omzetten in golflengten van licht waarop een genetisch gewijzigd netvlies kan reageren. Het Franse bedrijf blijft een paar jaar verwijderd van het starten van een klinische proef van zijn technologie, zegt Duebel.

Andere behandelingen met optogenetica zijn in ontwikkeling. Een Californisch bedrijf, Circuit Therapeutics, ontwikkelt een optogenetische behandeling voor chronische pijn. Circuit wordt ook gefinancierd door de Michael J. Fox Stichting voor Parkinson-onderzoek , die wil bepalen of het mogelijk is om de tremoren van Parkinson onder controle te houden met behulp van een lichtbron in de hersenen. Tot nu toe is dit bereikt met medicijnen of geïmplanteerde elektroden.

Bonci zegt dat voordat optogenetica therapeutisch in de hersenen kan worden gebruikt, onderzoekers meer informatie nodig hebben over op welke cellen ze zich moeten richten. Maar dat is over vijf jaar, niet over twintig jaar, zegt hij.

zich verstoppen