Keemia paneb pimedad hiired nägema; ühend on inimeste ravimisel paljutõotav

Keemia paneb pimedad hiired nägema; ühend on inimeste ravimisel paljutõotav
Keemia paneb pimedad hiired nägema; ühend on inimeste ravimisel paljutõotav
Anonim

California ülikooli Berkeley teadlaste meeskond koostöös Müncheni ülikooli ja Washingtoni ülikooli teadlastega Seattle'is avastas kemikaali, mis ajutiselt taastab pimedatele hiirtele nägemise, ja töötab täiustatud ühend, mis võib kunagi võimaldada degeneratiivse pimedaga inimestel uuesti näha.

See lähenemisviis võib lõpuks aidata neid, kellel on pigmentosa retiniit – geneetiline haigus, mis on kõige levinum pärilik pimeduse vorm, aga ka vanusega seotud kollatähni degeneratsioon, mis on arenenud maailmas kõige levinum omandatud pimeduse põhjus.Mõlema haiguse korral surevad võrkkesta valgustundlikud rakud – vardad ja koonused –, jättes silma funktsionaalsete fotoretseptoriteta.

Kemikaal, mida nimetatakse AAQ-ks, muudab võrkkesta ülejäänud, tavaliselt "pimedad" rakud valguse suhtes tundlikuks, ütles juhtivteadur Richard Kramer, UC Berkeley molekulaar- ja rakubioloogia professor. AAQ on fotolüliti, mis seostub võrkkesta rakkude pinnal valgu ioonikanalitega. Kui AAQ on valgusega sisse lülitatud, muudab see ioonide voolu läbi kanalite ja aktiveerib need neuronid sarnaselt sellele, kuidas vardad ja koonused valguse toimel aktiveeritakse.

"See sarnaneb lokaalanesteetikumide toimimisviisiga: nad kinnituvad ioonkanalitesse ja püsivad seal kaua, nii et jääte pikka aega tuimaks," ütles Kramer. "Meie molekul erineb selle poolest, et see on valgustundlik, nii et saate selle sisse ja välja lülitada ning närvitegevuse sisse või välja lülitada."

Kuna kemikaal aegub lõpuks, võib see pakkuda turvalisemat alternatiivi teistele nägemise taastamise eksperimentaalsetele lähenemisviisidele, nagu geeni- või tüvirakuteraapiad, mis muudavad võrkkesta jäädav alt.See on ka vähem invasiivne kui valgustundlike elektrooniliste kiipide implanteerimine silma.

"Selle lähenemisviisi eeliseks on see, et tegemist on lihtsa kemikaaliga, mis tähendab, et saate annust muuta, kasutada koos teiste ravimeetoditega või ravi katkestada, kui see teile ei meeldi. Täiustatud kemikaalide kättesaadavaks muutudes võite neid patsientidele pakkuda. Seda ei saa teha, kui implanteerite kirurgiliselt kiibi või olete kedagi geneetiliselt modifitseerinud," ütles Kramer.

"See on suur edasiminek nägemise taastamise vallas," ütles kaasautor dr Russell Van Gelder, silmaarst ja Seattle'i Washingtoni ülikooli oftalmoloogia osakonna juhataja.

Kramer, Van Gelder, keemik Dirk Trauner ja nende kolleegid UC Berkeleys, Washingtoni ülikoolis, Seattle'is ja Müncheni ülikoolis avaldavad oma tulemused 26. juulil ajakirjas Neuron.

Katses osalenud pimedatel hiirtel esinesid geneetilised mutatsioonid, mille tõttu nende vardad ja käbid surid mõne kuu jooksul pärast sündi ning inaktiveerisid teised silma fotopigmendid. Pärast väga väikese koguse AAQ süstimist pimedate hiirte silmadesse kinnitasid Kramer ja tema kolleegid, et nad on valgustundlikkuse taastanud, kuna hiirte pupillid tõmbusid eredas valguses kokku ja hiirtel välditi valgust, mis on tüüpiline näriliste käitumine ilma loomadeta võimatu. võime näha valgust. Kramer loodab viia läbi keerukamaid nägemiskatseid närilistel, kellele süstiti järgmise põlvkonna ühendit.

"Fotolüliti lähenemisviis pakub tõelist lootust võrkkesta degeneratsiooniga patsientidele, " ütles Van Gelder. "Peame siiski näitama, et need ühendid on ohutud ja töötavad inimestel nii, nagu nad töötavad hiirtel, kuid need tulemused näitavad, et see ühendiklass taastab valgustundlikkuse võrkkesta suhtes, mis on geneetilisest haigusest pime."

Optogeneetikast implanteeritud kiipideni

Praegused tehnoloogiad, mida hinnatakse nägemise taastamiseks inimestele, kelle vardad ja käbid on surnud, hõlmavad tüvirakkude süstimist varraste ja käbide taastamiseks; "optogeneetika", st geeniteraapia fotoretseptori geeni sisestamiseks pimedatesse neuronitesse, et muuta need valgustundlikuks; ja elektrooniliste proteeside paigaldamine, nagu väike valgustundlik võrkkesta kiip elektroodidega, mis stimuleerivad pimedaid neuroneid. Mitmekümnel inimesel on juba võrkkesta implantaadid ja neil on taastatud algeline vaegnägemine, ütles Kramer.

Kaheksa aastat tagasi töötasid Kramer, Trauner, endine UC Berkeley keemik, praegu Müncheni ülikoolis, ja nende kolleegid välja optogeneetilise meetodi pimedate neuronite kaaliumiioonikanalite keemiliseks muutmiseks nii, et fotolüliti saaks sisse lülitada. Kaaliumikanalid avanevad tavaliselt raku väljalülitamiseks, kuid lisatud fotolülitiga avanesid need ultraviolettvalguse käes ja sulgusid, kui neid tabas roheline tuli, aktiveerides ja deaktiveerides seeläbi neuroneid.

Seejärel sünteesis Trauner AAQ (akrüülamiid-asobenseen-kvaternaarne ammoonium), fotolüliti, mis kinnitub kaaliumikanalitele, ilma et oleks vaja kanalit geneetiliselt muuta. Selle ühendi testid on kirjeldatud praeguses Neuroni dokumendis.

Praegu testitavad AAQ uued versioonid on paremad, ütles Kramer. Need aktiveerivad neuroneid pigem päevadeks kui tundideks, kasutades mõõduka intensiivsusega sinakasrohelist valgust, ja need fotolülitid desaktiveeruvad loomulikult pimeduses, nii et nende väljalülitamiseks pole vaja teist värvi valgust.

"See on see, millest me oleme väga põnevil," ütles ta.

Krameri, Van Gelderi ja Trauneriga kaasautorid on UC Berkeley praegused või endised järeldoktorid või magistrandid Aleksandra Polosukhina, Jeffrey Litt, Ivan Tochitsky, Ivan De Kouchkovsky, Tracy Huang ja Katharine Borges; ja järeldoktor Joseph Nemargut ja oftalmoloogia resident Yivgeny Sychev Washingtoni ülikoolis.

Tööd toetasid riiklike tervishoiuinstituutide riiklik silmainstituut (EY018957 ja EY003176) ning pimedaks jäämise ennetamise uuringud.

Populaarne teema