Контроль генов и нейронов при помощи света: учёные готовы к клиническим исследованиям

Исследователи из американской компании Circuit Therapeutics вывели животное с повышенной чувствительностью к прикосновению (нерв в её лапе работает таким образом, что животное подскакивает, как только испытывает прикосновение). Но когда учёные светят на лапу животного жёлтым светом в тот момент, когда дотрагиваются до неё, то мышь никак не реагирует.

Можно сказать, что учёные излечили грызуна от созданного ими же "недуга". Однако при помощи света можно лечить и реальные "природные" болезни и поломки, в том числе человеческого организма (в научных кругах методика именуется оптогенетикой). Эта методика использует свет для контроля работы нейронов и даже генов.

В марте компания RetroSense Therapeutics of Ann Arbor начала первые клинические испытания оптогенетической терапии для лечения нарушения зрения – пигментного ретинита. Это наследственное дегенеративное заболевание глаз, которое вызывает сильное ухудшение зрения и часто слепоту.

Пигментный ретинит разрушает фоторецепторы в глазу. Но медики компании RetroSense учатся компенсировать потерю зрения, "даровав" светочувствительность ганглиозным клеткам сетчатки (retinal ganglion cells), которые обычно помогают передавать сигналы от фоторецепторов в мозг.

Новый метод терапии предполагает введение вирусов пациентам, которые ослепли или почти ослепли. Инфекционные агенты являются безопасными для человека и несут особые гены. Последние кодируют светочувствительные белки, называемые опсинами. В итоге клетки, которые были заражены вирусом, возбуждаются при стимуляции синим светом, передавая эту информацию в мозг.

Многие специалисты ждут результатов этого исследования, чтобы решить, в каком направлении им двигаться со своими научными проектами. "По моему мнению, хорошие новости только ободрят людей. Это откроет целый ряд новых возможностей для лечения неврологических заболеваний", — говорит учёный из Университета Вашингтона в Сент-Луисе Роберт Жеро (Robert Gereau).

Исполнительный директор компании RetroSense Шон Эйнсуорт (Sean Ainsworth) отмечает, что компания в целом планирует провести исследования на 15 слепых пациентах. Сотрудники RetroSense намерены исследовать их в течение двух последующих лет, но некоторые предварительные сведения могут быть опубликованы уже в этом году.

Конкурирующая французская компания GenSight Biologics пытается лечить пигментный ретинит с помощью белка опсина, который реагирует на красный свет. Он является менее вредным для глаз, чем синий цвет.

Так, на последнем собрании Ассоциации по исследованиям зрения и офтальмологии (Association for Research in Vision and Ophthalmology) в Сиэтле специалисты GenSight представили данные, показывающие, что введение вирусов, несущих гены, в ткани здоровых обезьян сделали их ганглиозные клетки сетчатки восприимчивыми к свету. Глава компании Бернар Жийи (Bernard Gilly) отмечает, что сотрудники GenSight надеются начать клинические испытания своей технологии на людях в начале 2017 года.

Однако хотелось бы уточнить один важный момент: ни одна компания, которая разрабатывает метод терапии пигментного ретинита, не ожидает, что пациенты полностью восстановят своё зрение. Два представителя разных компаний добавляют, что лечение будет считаться успешным, если участники получат возможность хотя бы самостоятельно перемещаться в пространстве. Впрочем, есть шанс, что они даже смогут распознавать лица.

Отметим, что глаз является заманчивой мишенью для оптогенетики, отчасти потому что иммунные клетки не могут попасть в глаза, чтобы атаковать чужеродные белки, внедрённые во время таких процедур. Но метод Circuit Therapeutics, описанный выше, может быть использован и для лечения боли. В этом случае ключевой становится способность света проходить сквозь кожу (на определённую глубину).

Это способ, разработанный в стенах Circuit Therapeutics, базируется на воздействии на опсины, которые предотвращают возбуждение нейронов. Свечение жёлтым светом на лапы мышам с внедрёнными в их клетки белками уменьшает боль посредством предотвращения прохождения болевых сигналов, направляющихся к мозгу.

Глава компании Circuit Therapeutics Крис Таун (Chris Towne) надеется, что этот подход, который в настоящий момент проходит испытание на свиньях, станет первой подобной оптогенетической терапией, которая доберётся до клинических испытаний.

Исследователем ещё только предстоит выяснить, насколько хорошо опсины будут функционировать в тканях человека и будут ли они токсичны, но Жеро отмечает, что результаты уже является многообещающими.

Так, его команда учёных показала, что мигающий свет, воздействующий на опсины, введённые в нейроны донорских человеческих органов, может активизировать их или предотвращать их возбуждение.

Многие учёные надеются использовать оптогенетику для лечения болезни Паркинсона или других заболеваний мозга. Такая терапия похожа на ту, что существует на сегодняшний день, когда производится глубокая стимуляция головного мозга. В этом случае также запускается работа нужных нейронов, однако новая технология может стать более точной.

Кроме того, учёные работают на оптогенетическими методами "запуска" голосовых связок и контроля мочевого пузыря. Стимуляция нейронов также в определённых случаях позволила частично восстановить слух глухих мышей. А ещё свет может быть использован для остановки эпилептических припадков (подавление деятельности нейронов). Так что потенциальных применений у технологии масса, осталось только получить результаты первых клинических исследований. Ждём.