211service.com
Kleurblinde apen krijgen full colour zicht
Doodshoofdaapjes, die van nature rood-groen kleurenblind zijn, kunnen een mensachtig kleurenzicht krijgen wanneer ze worden geïnjecteerd met het gen voor een menselijke fotoreceptor. Het onderzoek, uitgevoerd bij volwassen dieren, suggereert dat het visuele systeem veel flexibeler is dan eerder werd gedacht - de apen leerden snel om de nieuwe sensorische informatie te gebruiken. Onderzoekers hopen dat deze resultaten ook gelden voor mensen die lijden aan kleurenblindheid en andere visuele stoornissen, waardoor het scala aan verblindende ziekten die met gentherapie kunnen worden behandeld, wordt uitgebreid.
Kleurenschema: Om het kleurenzien bij apen te beoordelen na behandeling met gentherapie, hebben wetenschappers een versie van een test aangepast die vaak wordt gebruikt om kleurenblinde mensen te screenen. Als de aap de rode vlek op een grijze achtergrond correct identificeert door deze op het scherm aan te raken, krijgt hij een sapbeloning.
De kernwaarneming hierbij is dat het dier deze extra input op zo'n snelle tijdschaal kan gebruiken en er beslissingen mee kan nemen, zegt Jeremy Nathans , een neurowetenschapper aan de Johns Hopkins University in Baltimore, die niet betrokken was bij het onderzoek. Dat is ongelooflijk cool.
Dit is een geweldige stap voorwaarts in termen van ons vermogen om het netvlies aan te passen met genetische manipulatie, zegt David Williams , directeur van het Center for Visual Science aan de Universiteit van Rochester in New York, die niet betrokken was bij het onderzoek.
Normaal zicht bij doodshoofdaapjes is bijna identiek aan rood-groene kleurenblindheid bij mensen, waardoor de apen uitstekende onderwerpen zijn voor het bestuderen van de aandoening. De meeste mensen hebben drie soorten kleurenfotoreceptoren - rood, groen en blauw - waardoor ze het volledige spectrum van kleuren kunnen zien. Mensen met rood-groene kleurenblindheid, een genetische aandoening die ongeveer 5 procent van de mannen en een veel kleiner percentage vrouwen treft, missen het lichtgevoelige eiwit voor rode of groene golflengten van licht. Omdat ze slechts twee kleurenfotoreceptoren hebben, is hun kleurenzicht beperkt - ze kunnen bijvoorbeeld geen rode X op een groene achtergrond onderscheiden.
In de nieuwe studie, vandaag gepubliceerd in Natuur , injecteerden wetenschappers van de Universiteit van Washington in Seattle het gen voor de menselijke versie van het rode fotopigment rechtstreeks in de ogen van twee dieren, vlakbij het netvlies. Het gen, dat in een onschadelijk virus zit dat vaak wordt gebruikt voor gentherapie, is zo ontworpen dat het alleen actief wordt in een subset van groene fotoreceptoren. Het begint ongeveer negen tot twintig weken na injectie het rode pigmenteiwit te produceren, en transformeert die cel in een cel die reageert op de kleur rood.
Onderzoekers screenden de apen voor en na de behandeling met behulp van een test die erg lijkt op de test die wordt gebruikt om kleurenblindheid bij mensen te beoordelen. Gekleurde vormen werden ingebed in een achtergrond met een andere kleur en de apen raakten het scherm aan waar ze de vorm zagen. De onderzoekers ontdekten dat het kleurenzicht van de dieren na de behandeling drastisch veranderde. Het menselijk kleurenzicht is erg goed; je hebt maar een heel klein beetje rode tint nodig om twee tinten te onderscheiden, zegt Jay Neitz , een van de auteurs van het onderzoek. [De] genezen dieren zijn niet zo goed als andere [soorten] apen met een normaal kleurenzicht, maar ze komen in de buurt.
Beide dieren die in het onderzoek zijn beschreven, hebben ook meer dan twee jaar hun nieuwe driekleurige sensorische vermogen behouden. En geen van beide heeft schadelijke bijwerkingen aangetoond, zoals een immuunreactie op het vreemde eiwit. De onderzoekers hebben sindsdien vier extra dieren behandeld, zonder tekenen van complicaties. De resultaten zijn behoorlijk overtuigend, zegt Gerald Jacobson, een neurowetenschapper aan de Universiteit van Californië, Santa Barbara, die niet bij het onderzoek betrokken was. Er is het potentieel om hetzelfde te doen voor mensen.
Er zijn al gentherapie-proeven gaande voor een ernstiger visuele beperking, Leber congenitale amaurose genaamd, waarbij een abnormaal eiwit in de fotoreceptoren van patiënten hun gevoeligheid voor licht ernstig aantast. Of dit onderzoek moet worden omgezet in een behandeling voor menselijke kleurenblindheid, is waarschijnlijk controversieel. Ik denk dat het een slecht gebruik van medische technologie zou zijn als er zoveel serieuzere problemen zijn, zegt Nathans. Variatie in kleurenvisie is een van de soorten variaties die het leven interessanter maken. Je zou het kunnen zien als een tekortkoming, maar kleurenblinde mensen zijn ook beter in sommige dingen, zoals het doorbreken van camouflage. Ze kunnen ook een licht verbeterde gezichtsscherpte hebben, zegt hij.
Levende kleur: De afbeelding aan de linkerkant is digitaal gewijzigd om te simuleren hoe de scène eruit zou zien voor een persoon (of aap) met rood-groene kleurenblindheid.
Zowel Nietz als Jacobson zeggen echter dat ze vaak telefoontjes ontvangen van kleurenblinde mensen die op zoek zijn naar genezing, en ze hopen dat het onderzoek uiteindelijk bij mensen kan worden gebruikt.
Het lijkt een triviaal defect voor degenen onder ons die niet kleurenblind zijn, maar het sluit veel wegen af, zegt Jacobson. Mensen die kleurenblind zijn, kunnen bijvoorbeeld geen commerciële piloot, politieagent of brandweerman worden. Mensen vertellen me elke dag hoe ze het gevoel hebben dat ze iets missen omdat ze geen normaal kleurenzicht hebben, zegt Neitz. Je wilt natuurlijk geen andere aspecten van het gezichtsvermogen riskeren, maar ik denk dat dit op een punt kan komen waarop dit relatief zonder risico kan worden gedaan.
De bevindingen dagen bestaande opvattingen over het visuele systeem uit, waarvan werd gedacht dat het al vroeg in de ontwikkeling was vastgelegd. Dit wordt bijvoorbeeld ondersteund door het feit dat katten die op jonge leeftijd het gezichtsvermogen van één oog hebben verloren, dat oog nooit normaal kunnen gebruiken. Mensen hadden visuele plasticiteit en ontwikkeling op veel verschillende manieren onderzocht, zegt Neitz. Maar niemand heeft het kunnen verkennen door iets toe te voegen dat er niet was.
Die flexibiliteit is ook belangrijk voor klinische toepassingen van de technologie. Het feit dat volwassen apen hun nieuwe sensorische informatie konden gebruiken, suggereert dat corrigerende gentherapieën voor kleurenblindheid niet vroeg in de ontwikkeling hoeven te worden gegeven, zoals sommigen hadden gevreesd. Het is echter nog niet duidelijk of kleurenzien een uniek voorbeeld zal zijn van plasticiteit in het visuele systeem voor volwassenen, of een van de vele.
Onderzoekers hopen dat de bevindingen van toepassing zullen zijn op andere netvliesaandoeningen. Er zijn al honderden mutaties geïdentificeerd die verband houden met defecten in de fotoreceptoren en andere retinale cellen, wat leidt tot ziekten zoals retinitis pigmentosa, een degeneratieve ziekte die tot blindheid kan leiden. In tegenstelling tot kleurenblindheid, waarbij het visuele systeem intact is, behalve het ontbrekende fotopigment, veroorzaken veel van deze ziekten schade aan de fotoreceptorcellen. Ik denk dat het moeilijk is om te weten op welke manier het zal worden geëxtrapoleerd naar meer ernstige verblindingsstoornissen die gepaard gaan met meer ernstige degeneratie van het netvlies, zegt Nathans.
Het onderzoek roept ook de mogelijkheid op om nieuwe functionaliteit aan het visuele systeem toe te voegen, wat van bijzonder belang kan zijn voor het leger. Misschien kun je mensen met een normaal gezichtsvermogen meenemen en ze een pigment voor infrarood geven, zegt Williams. Ik weet zeker dat veel soldaten hun infraroodcamera in het netvlies zouden willen hebben.