Fue sorprendentemente simple. En la Universidad de California, Berkeley, los científicos insertaron un gen para un receptor de luz verde en los ojos de los ratones ciegos y, un mes después, estaban navegando alrededor de obstáculos tan fácilmente como los ratones sin problemas de visión.pudimos ver movimiento, cambios de brillo en un rango de mil veces y detalles finos en un iPad suficientes para distinguir letras.
Los investigadores dicen que, en tan solo tres años, la terapia génica, administrada a través de un virus inactivado, podría probarse en humanos que han perdido la vista debido a la degeneración de la retina, idealmente dándoles suficiente visión para moverse y moverse.potencialmente restaurando su capacidad de leer o mirar videos.
"Se inyectaría este virus en el ojo de una persona y, un par de meses después, estarían viendo algo", dijo Ehud Isacoff, profesor de biología molecular y celular de UC Berkeley y director del Instituto de Neurociencia Helen Wills ".Con las enfermedades neurodegenerativas de la retina, a menudo todas las personas intentan detener o ralentizar aún más la degeneración. Pero algo que restaura una imagen en unos pocos meses, es algo increíble en lo que pensar ".
Alrededor de 170 millones de personas en todo el mundo viven con degeneración macular relacionada con la edad, que afecta a una de cada 10 personas mayores de 55 años, mientras que 1.7 millones de personas en todo el mundo tienen la forma más común de ceguera hereditaria, la retinitis pigmentosa, que generalmente deja a las personas ciegas porla edad de 40 años
"Tengo amigos sin percepción de la luz, y su estilo de vida es desgarrador", dijo John Flannery, profesor de biología molecular y celular de UC Berkeley que está en la facultad de la Facultad de Optometría ". Tienen que considerar qué personas videntesdar por sentado. Por ejemplo, cada vez que van a un hotel, el diseño de cada habitación es un poco diferente, y necesitan a alguien que los acompañe mientras construyen un mapa 3D en su cabeza. Objetos cotidianos, como un café bajotabla, puede ser un peligro de caída. La carga de la enfermedad es enorme entre las personas con pérdida de visión grave e incapacitante, y pueden ser los primeros candidatos para este tipo de terapia ".
Actualmente, las opciones para tales pacientes se limitan a un implante ocular electrónico conectado a una cámara de video que se coloca sobre un par de anteojos, una configuración incómoda, invasiva y costosa que produce una imagen en la retina que es equivalente, actualmente, aunos pocos cientos de píxeles. La visión normal y nítida implica millones de píxeles.
Corregir el defecto genético responsable de la degeneración de la retina tampoco es sencillo, ya que hay más de 250 mutaciones genéticas diferentes responsables de la retinitis pigmentosa sola. Alrededor del 90 por ciento de estas matan las células fotorreceptoras de la retina, los bastones, sensibles a la luz tenue, y los conos, para la percepción del color de la luz del día. Pero la degeneración retiniana generalmente ahorra otras capas de células retinianas, incluidas las células ganglionares bipolares y retinianas, que pueden permanecer sanas, aunque insensibles a la luz, durante décadas después de que las personas se vuelven totalmente ciegas.
En sus ensayos en ratones, el equipo de UC Berkeley logró que el 90 por ciento de las células ganglionares fueran sensibles a la luz.
Isacoff, Flannery y sus colegas de UC Berkeley informarán de su éxito en un artículo que aparecerá en línea el 15 de marzo en Comunicaciones de la naturaleza .
'Podrías haber hecho esto hace 20 años'
Para revertir la ceguera en estos ratones, los investigadores diseñaron un virus dirigido a las células ganglionares de la retina y lo cargaron con el gen para un receptor sensible a la luz, la opsina de cono verde longitud de onda media. Normalmente, esta opsina se expresa solo porcono de células fotorreceptoras y las hace sensibles a la luz verde-amarilla. Cuando se inyecta en el ojo, el virus transportó el gen a las células ganglionares, que normalmente son insensibles a la luz, y las hizo sensibles a la luz y capaces de enviar señales al cerebro quefueron interpretados como la vista.
"Hasta el límite en que podemos probar los ratones, no se puede distinguir el comportamiento de los ratones tratados con optogenética de los ratones normales sin un equipo especial", dijo Flannery. "Queda por ver a qué se traduce eso en un paciente."
En ratones, los investigadores pudieron administrar las opsinas a la mayoría de las células ganglionares de la retina. Para tratar a los humanos, tendrían que inyectar muchas más partículas de virus porque el ojo humano contiene miles de veces más células ganglionares que el ratónojo. Pero el equipo de UC Berkeley ha desarrollado los medios para mejorar el suministro viral y espera insertar el nuevo sensor de luz en un porcentaje igualmente alto de células ganglionares, una cantidad equivalente a los números muy altos de píxeles en una cámara.
Isacoff y Flannery encontraron la solución simple después de más de una década de probar esquemas más complicados, incluida la inserción en las células retinianas sobrevivientes de combinaciones de receptores de neurotransmisores genéticamente modificados e interruptores químicos sensibles a la luz. Funcionaron, pero no lograron la sensibilidad devisión normal: las Opsinas de microbios probados en otros lugares también tenían una menor sensibilidad, lo que requería el uso de gafas de amplificación de luz.
Para capturar la alta sensibilidad de la visión natural, Isacoff y Flannery recurrieron a las opsinas del receptor de luz de las células fotorreceptoras. Usando un virus adenoasociado AAV que infecta naturalmente las células ganglionares, Flannery e Isacoff entregaron con éxito el gen para una opsina retinianaen el genoma de las células ganglionares. Los ratones previamente ciegos adquirieron una visión que duró toda la vida.
"Que este sistema funcione es realmente muy satisfactorio, en parte porque también es muy simple", dijo Isacoff. "Irónicamente, podrías haber hecho esto hace 20 años".
Isacoff y Flannery están recaudando fondos para llevar la terapia génica a un ensayo en humanos dentro de tres años. La FDA ha aprobado sistemas similares de administración de AAV para enfermedades oculares en personas con afecciones degenerativas de la retina y que no tienen alternativa médica.
No puede funcionar
Según Flannery e Isacoff, la mayoría de las personas en el campo de visión cuestionarían si las opsinas podrían funcionar fuera de sus células especializadas de fotorreceptores de varilla y cono. La superficie de un fotorreceptor está decorada con opsinas: rodopsina en varillas y opsinas roja, verde y azulen conos, que están incrustados en una máquina molecular complicada. Un relé molecular, la cascada de señalización del receptor acoplado a la proteína G, amplifica la señal de manera tan efectiva que podemos detectar fotones de luz individuales. Un sistema enzimático recarga la opsinauna vez que ha detectado el fotón y se "blanquea". La regulación de retroalimentación adapta el sistema a brillos de fondo muy diferentes. Y un canal de iones especializado genera una potente señal de voltaje. Sin trasplantar todo este sistema, era razonable sospechar que la opsina no funcionaría.trabajo.
Pero Isacoff, que se especializa en receptores acoplados a proteínas G en el sistema nervioso, sabía que muchas de estas partes existen en todas las células. Sospechaba que una opsina se conectaría automáticamente al sistema de señalización de las células ganglionares de la retina. Juntos, ély Flannery inicialmente probó la rodopsina, que es más sensible a la luz que las opsinas de cono.
Para su deleite, cuando se introdujo la rodopsina en las células ganglionares de ratones cuyas varillas y conos se habían degenerado por completo y, por consiguiente, estaban ciegos, los animales recuperaron la capacidad de distinguir la oscuridad de la luz, incluso la tenue luz de la habitación. Pero la rodopsina se volviófuera demasiado lento y falló en el reconocimiento de imágenes y objetos.
Luego probaron la opsina de cono verde, que respondió 10 veces más rápido que la rodopsina. Sorprendentemente, los ratones pudieron distinguir líneas paralelas de líneas horizontales, líneas muy espaciadas versus muy espaciadas una tarea de agudeza humana estándar, líneas móviles versus líneas estacionariasLa visión restaurada era tan sensible que los iPads podían usarse para las pantallas visuales en lugar de los LED mucho más brillantes.
"Esto llevó poderosamente el mensaje a casa", dijo Isacoff. "Después de todo, qué maravilloso sería para las personas ciegas recuperar la capacidad de leer un monitor de computadora estándar, comunicarse por video, ver una película".
Estos éxitos hicieron que Isacoff y Flannery quisieran ir un paso más allá y descubrir si los animales podían navegar en el mundo con una visión restaurada. Sorprendentemente, aquí también, el cono verde fue un éxito. Los ratones ciegos recuperaron su habilidadpara realizar uno de sus comportamientos más naturales: reconocer y explorar objetos tridimensionales.
Luego hicieron la pregunta, "¿Qué pasaría si una persona con visión restaurada saliera a la luz más brillante? ¿Sería cegada por la luz?" Aquí, otra característica sorprendente del sistema surgió, Isacoff dijo: El cono verde opsinLa vía de señalización se adapta. Los animales que antes estaban ciegos se ajustaron al cambio de brillo y podían realizar la tarea tan bien como los animales videntes. Esta adaptación funcionó en un rango de aproximadamente mil veces, la diferencia, esencialmente, entre la iluminación promedio interior y exterior.
"Cuando todos dicen que nunca funcionará y que estás loco, por lo general eso significa que estás en algo", dijo Flannery. De hecho, eso equivale a la primera restauración exitosa de la visión con patrón usando una pantalla de computadora LCD, la primerapara adaptarse a los cambios en la luz ambiental y el primero para restaurar la visión de los objetos naturales.
El equipo de UC Berkeley ahora está trabajando probando variaciones sobre el tema que podrían restaurar la visión del color y aumentar aún más la agudeza y la adaptación.
El trabajo fue apoyado por el Instituto Nacional del Ojo de los Institutos Nacionales de Salud, el Centro de Desarrollo de Nanomedicina para el Control Óptico de la Función Biológica, la Fundación para la Lucha contra la Ceguera, la Fundación Hope for Vision y el Instituto de Investigación Médica Lowy.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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