От слепоты может избавить пересадка одного гена
Слепым глазам вернули зрение с помощью клеток сетчатки, которые раньше занимались совсем другими делами.
Одна из главных причин потери зрения – это дегенерация сетчатки. У неё есть разные формы, возникающие по разным причинам. Обычно говорят о нарушениях кровоснабжения: из-за недостатка кислорода и питательных веществ клетки сетчатки гибнут. С другой стороны, довольно много известно о генетических мутациях, которые чреваты тем же самым. По некоторым подсчётам, есть более 250 мутаций, вызывающих пигментный ретинит, при котором повреждаются фоторецепторы или пигментный эпителий сетчатки, причём более 90% мутаций вредят именно главным фоточувствительным клеткам – палочкам и колбочкам.
Почему бы в таком случае не исправить мутации, ведь методы генетической инженерии развиваются сейчас очень быстро, и уже приносят плоды в смысле применения в клинике? Но в случае с сетчаткой даже у одного и того же человека вредные мутации в фоторецепторах оказываются довольно разнообразными, а исправить их сразу все почти невозможно. Поэтому здесь нужен какой-то обходной манёвр. Обычно дегенерация сетчатки затрагивает только палочки и колбочки, то есть только один слой клеток сетчатки, а всего в ней клеточных слоёв целых десять. Может быть, коль скоро фоторецепторы пришли в негодность, можно сделать их из каких-то из других клеток?
Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли именно так и поступили: они взяли ген фоточувствительного белка опсина из колбочек, чувствующих зелёно-жёлтые цвета, и с помощью транспортного вируса ввели его в ганглионарные клетки сетчатки. Вирусное внедрение генов – уже довольно старый метод, в нём используют особым образом модифицированные вирусы, которые не могут размножаться, но которые могут проникнуть в нужные клетки; то есть вирусы служат адресными контейнерами. Что до ганглионарных клеток сетчатки, то у них есть несколько десятков разновидностей. Они собирают нервные сигналы от фоторецепторного слоя, от палочек и колбочек; какие-то из ганглионарных клеток специализируются на движении, какие-то на цвете, и т. д. Некоторые из ганглионарных клеток даже сами чувствуют свет, но большинство всё-таки нет.
Однако после того, как в глаз ввели вирусные частицы с геном опсина, и после того, как ген попал в ганглионарные клетки, они стали чувствовать свет почти как колбочки. Прежде слепые мыши, у которых палочки и колбочки полностью не работали, смогли отличить узор из параллельных линий от узора из вертикальных линий, линии с широким интервалами от линий с узкими интервалами (обычный тест на остроту зрения), и движущиеся узоры от неподвижных. Причём все эти узоры можно было показывать не с помощью специальных ярких ламп, а на экране обычного электронного гаджета. Когда же мышам показывали какие-то предметы, они их изучали и запоминали совсем как их товарищи, никогда не терявшие зрения.
Удивительно здесь то, что опсин смог работать в клетках, которые, казалось бы, к такой работе совсем не приспособлены. В колбочках фоточувствительные белки работают в связке с особыми сигнальными белками, которые помогают превратить световой сигнал в электрохимический импульс; в колбочках специальные ферменты помогают опсины «перезаряжаться» после того, как те поймали фотон; в колбочках, наконец, есть система, которая позволяет регулировать чувствительность в зависимости от яркости освещения. С другой стороны, все гены, которые здесь нужны, есть и в ганглионарных клетках, и такие сигнальные белки в них тоже есть, так что опсин, видимо, встроился в «молекулярный коллектив» ганглионарных клеток, а «коллектив» этот, в свою очередь, сумел организовать работу вокруг белка-пришельца. Даже тысячекратная разница в освещении не смущала прозревших мышей – опсин и другие белки успешно адаптировались к свету разной интенсивности.
Авторы работы, опубликованной в Nature Communications, полагают, что в течение трёх лет получится протестировать такие генетические инъекции на людях с пигментным ретинитом.
22 марта 2019
Статьи по теме:
