Ученые восстановили зрение у мышей с врожденной слепотой

Исследователи восстановили зрение у мышей с врожденной  слепотой, заменив поддерживающие клетки в сетчатке, или клетки Мюллера, на палочковидные  фоторецепторы. Это способствует регенеративной терапии при заболеваниях, приводящих к слепоте, таких как возрастная дегенерация желтого пятна и пигментный ретинит. Результаты исследования, финансируемого Национальным институтом глаза (National Eye Institute, NEI), опубликованы в научном журнале Nature.

Восстановление фоторецепторов сетчатки глаза

«Это первый опыт ученых, которые перепрограммировали клетки Мюллера, чтобы воссоздать функциональные палочковидные  фоторецепторы в сетчатке млекопитающих», — сказал Томас Н. Гринвелл (Thomas N. Greenwell), директор программы NEI по неврологии сетчатки. «Палочки позволяют нам видеть при слабом освещении, но они также могут помочь сохранить колбочковидные фоторецепторы, которые важны для цветного зрения и высокой остроты зрения. Палочки имеют тенденцию отмирать при поздних стадиях глазных заболеваний. Если палочки могут быть регенерированы внутри глаза, это поможет разработать лечение заболеваний глаз, при которых атрофируются фоторецепторы».

Фоторецепторы являются светочувствительными клетками в сетчатке в задней части глаза, которые передают сигнал в мозг при активации. У млекопитающих, включая мышей и людей, фоторецепторы не регенерируют самостоятельно. Как и большинство нейронов, они не делятся в зрелом состоянии.

Ученые давно изучили регенеративный потенциал клеток  Мюллера, потому что у других видов, таких как рыбок данио, они делятся в ответ на травмы и могут превращаться в фоторецепторы и другие нейроны сетчатки. Таким образом, рыбка данио может восстановить зрение после тяжелой травмы сетчатки. Однако в лаборатории ученые могут  заставить клетки Мюллера вести себя так же, как в сетчатке рыбы. Но это требует повреждения ткани.

«С практической точки зрения, если вы пытаетесь восстановить сетчатку, чтобы вернуть зрение  человеку, необходимо сначала контрпродуктивно травмировать ее, чтобы активировать клетки Мюллера», — сказал Бо Чен (Bo Chen), сотрудник Школы медицины Икана Медицинского центра Маунт-Синай (Icahn School of  Medicine at Mount Sinai), Нью-Йорк.

«Мы хотели посмотреть, можем ли мы запрограммировать клетки Мюллера на то, чтобы стать палочковидными фоторецепторами в живой модели мыши без травмы сетчатки», — сказал Чен, автор исследования.

Материалы и методы обследования

На первом этапе двухэтапного процесса перепрограммирования группа ученых Чена побудила клетки Мюллера разделиться путем инъекции генома в их глаз, чтобы включить белок, называемый бета-катенином. Спустя несколько недель они вводили в глаза мышам вещества, которые побуждали вновь разделенные клетки превращаться в палочковидные  фоторецепторы.

Исследователи использовали микроскопию для визуального отслеживания вновь образованных клеток. Кроме того, также сформировались синаптические структуры, которые позволяют палочкам связываться с другими типами нейронов в сетчатке. Чтобы определить, функционируют ли палочковидные фоторецепторы, они проводили лечебные мероприятия мышам с врожденной слепотой, которые родились без функциональных стержневых фоторецепторов.

Результаты научной работы

Ученые обнаружили, что новообразованные палочковидные фоторецепторы  структурно ничем не отличаются от реальных фоторецепторов.

У обработанных мышей, которые родились слепыми, искусственно разработанные  палочки работали также эффективно, как и у обычных мышей. Функционально они подтвердили, что новообразованные палочки взаимодействуют с другими типами нейронов сетчатки посредством  синапсов. Кроме того, измерение активности мозга подтвердили, что недавно сформированные палочки фактически интегрировались в схему визуального пути, от сетчатки до первичной визуальной коры головного мозга.

Выводы

Лаборатория Чена проводит поведенческие исследования, чтобы определить, восстановили ли мыши способность выполнять визуальные задачи, такие как задача лабиринта. Чен также планирует посмотреть, работает ли техника на культуре ткани сетчатки человека.

Авторы другого исследования утверждают, что селективные нейронные связи сетчатки глаза могут быть восстановлены.