Оптогенетика превратила нервные клетки в фоторецепторы и восстановила зрение макак

Визуализация модификации ганглионарного слоя глаза, вид спереди. Окрашенные пурпурным клетки находятся в возбужденном от света состоянии, снизу видна контрольная область без модификаций

Биологи смогли пустить сигнал через глаз в обход неработающих фоторецепторов. Для этого они адаптировали технологию оптогенетики и запустили в сетчатку вирусоподобные частицы, которые заставляют ганглионарные нервные клетки реагировать на свет. В результате глаз макаки снова стал реагировать на освещение как здоровый, но то, насколько такое зрение будет четким, еще только предстоит выяснить. Статья опубликована в журнале Nature Communications.

Сетчатка глаза имеет слоистое строение. Ключевым ее элементом являются светочувствительные палочки и колбочки, от которых по цепочке импульс передается на ганглионарные нервные клетки. Аксоны этих клеток затем собираются в зрительный нерв и передают информацию в мозг, но сами они к свету не чувствительны. Поэтому если из-за генетических нарушений или травм отказывает светочувствительный слой, то зрение теряется.

Джульет Макгрегор (Juliette McGregor) и ее коллеги из Рочестерского университета смогли заставить зрение работать без использования палочек и колбочек, использовав вместо них модифицированные ганглионарные клетки. Для этого они воспользовались методом оптогенетики — технологией, которая внедряет в нервные клетки элементы, делающие их светочувствительными.

Такая модификация осуществляется при помощи вирусных векторов, вирусоподобных объектов, из которых удалены патогенные части кода и оставлено только то, что переносит генный материал в организм. В данном случае добавленные гены заставляли клетки вырабатывать опсин — тот же светочувствительный белок, что и так используется в глазах.

Для того, чтобы убедиться в работоспособности этой идеи, исследователи провели эксперимент на обезьянах вида Макак-крабоед (Macaca fascicularis). В их ганглионарный слой были введены вирусные векторы таким образом, что вырабатывающие опсин клетки сформировали полукруг, вторая половина которого осталась незатронутой для наглядного сравнения. Затем природные светочувствительные клетки были отделены от нервных, после чего в глаз начали светить лазером.

В итоге нервный импульс модифицированных ганглионарных клеток от попадания на них света полностью совпал с тем, который испускают обычные при стимуляции от палочек и колбочек. Более того, модификация работала и спустя год, не вызывая осложнений. К сожалению, видимое обезьяной изображение оценить невозможно, поэтому в ближайшем будущем ученые надеются опробовать свой метод на ослепших людях, чтобы в перспективе метод мог найти применение в клинической практике.

Бывают и более необычные примеры применения методов оптогенетики. Так, американские ученые активировали синапсы нейронов отделов, участвующих в производстве песен зебровых амадин, таким образом внедрив информацию о песнях в мозг молодых птиц.

Василий Зайцев

https://nplus1.ru/