據(jù)外媒報(bào)道，科學(xué)家將基因工程病毒注入到一位58歲患有遺傳性眼病視網(wǎng)膜色素變性的男子的眼睛，從而使其恢復(fù)了有用的視力。這名盲人已經(jīng)失明了幾十年，在戴上一副專門的護(hù)目鏡后他能夠看到裝訂盒、玻璃杯或筆記本等小物體。

　　周一發(fā)表在《Nature Medicine》上的一篇論文描述了這一突破。這種技術(shù)依賴于生物研究的一個(gè)新興領(lǐng)域--光遺傳學(xué)，其目的是通過(guò)光控制神經(jīng)細(xì)胞。

　　“這是非常令人興奮的結(jié)果，”墨爾本大學(xué)的干細(xì)胞生物學(xué)家Raymond Wong說(shuō)道。目前他正在開發(fā)眼病治療方法，不過(guò)并沒有參與這項(xiàng)研究。

　　雖然潛在的治療好處是巨大的，但Wong指出，這項(xiàng)技術(shù)到目前為止只被用到一個(gè)病人。它是一個(gè)正在進(jìn)行的臨床試驗(yàn)的一部分以測(cè)試基因治療的安全性和耐受性。通過(guò)持續(xù)的測(cè)試和改進(jìn)，這項(xiàng)技術(shù)可以幫助盲人患者更有效地完成日常工作。

　　那么它是怎么做到的？--通過(guò)改造眼睛細(xì)胞使它們對(duì)光更加敏感。

　　眼睛的計(jì)算機(jī)

　　大家之所以能在移動(dòng)設(shè)備或電腦屏幕上閱讀眼前這篇文章是因?yàn)橐暰W(wǎng)膜在進(jìn)行復(fù)雜的解碼。巴塞爾大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)研究員、這項(xiàng)新研究的論文作者Botond Roska表示，視網(wǎng)膜就像是“你眼睛后面的一臺(tái)生物計(jì)算機(jī)”。

　　就像洋蔥一樣，這臺(tái)計(jì)算也有層次。光線通過(guò)眼睛過(guò)濾進(jìn)來(lái)，跟計(jì)算機(jī)底層的特殊感光細(xì)胞相互作用，這些感光細(xì)胞被稱為視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞。這些細(xì)胞將信號(hào)傳遞給另一個(gè)特殊的細(xì)胞，也就是位于計(jì)算機(jī)頂層的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。

　　但在色素性視網(wǎng)膜炎中，底層是雜亂的。基因突變導(dǎo)致視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞功能不正?；蛩劳?。有幾十種不同的突變可以導(dǎo)致視網(wǎng)膜色素變性。根據(jù)美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)的數(shù)據(jù)，全世界每4000人中就有1人患有這種疾病。在許多情況下，這種疾病會(huì)讓患者出現(xiàn)隧道視覺并最終大多數(shù)失去了視力。

　　這就是這項(xiàng)新研究中心的58歲患者的情況?！八囊暰W(wǎng)膜無(wú)法探測(cè)到任何重要的信號(hào)，”匹茲堡大學(xué)的眼科醫(yī)生、該研究的論文第一作者José-Alain Sahel說(shuō)道。

　　雖然病人的感光細(xì)胞沒有功能，但他的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞有功能。這些細(xì)胞通常接收來(lái)自視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞的信號(hào)并將其傳遞給大腦。正是這些細(xì)胞成為了研究人員進(jìn)行光遺傳療法的目標(biāo)。

　　莫納什大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程師Philip Lewis表示：“光遺傳學(xué)是一門將非光敏細(xì)胞引入基因使其光敏的科學(xué)?！?/p>

　　該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種病毒載體，其跟用于遞送COVID-19疫苗的載體類似，它將一種基因遞送到對(duì)琥珀色或紅色光線敏感的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中。一旦這種基因進(jìn)入眼睛，它就會(huì)產(chǎn)生一種特殊的感光蛋白--通道視紫紅質(zhì)，這種蛋白通常由藻類產(chǎn)生，可用來(lái)幫助生物體尋找陽(yáng)光。

　　“他們把視網(wǎng)膜的上層重新設(shè)計(jì)成新的光敏層，”Lewis說(shuō)道。

　　一個(gè)愿景

　　為了恢復(fù)視力，患者需要戴上一副護(hù)目鏡以此將入射光轉(zhuǎn)換成單色圖像并將它們實(shí)時(shí)投射到視網(wǎng)膜中經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)的細(xì)胞上。Roska說(shuō)道：“這個(gè)過(guò)程沒有任何延遲?！?/p>

　　護(hù)目鏡是關(guān)鍵，它們的作用有點(diǎn)像無(wú)功能的桿狀體和錐狀體。不戴護(hù)目鏡，病人就是完全失明的。

　　該名男子的視力在注射后的幾個(gè)月里并沒有發(fā)生明顯的變化。Sahel后來(lái)表示，他開始不經(jīng)意地報(bào)告自己在戴著護(hù)目鏡能看到人行橫道上的白色條紋的情況。

　　后來(lái)，這位病人在實(shí)驗(yàn)室接受了幾項(xiàng)檢查。該團(tuán)隊(duì)發(fā)布了兩段視頻，其顯示了患者試圖找到大件物品如筆記本及小一點(diǎn)的物品如帶著護(hù)目鏡的玻璃杯。視頻還顯示，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)連接一個(gè)測(cè)量腦電波的設(shè)備，大腦中的視覺系統(tǒng)被激活。

　　Lewis指出，視力的改善是局部的，患者必須四處掃描才能找到物體，這可能跟基因療法在視網(wǎng)膜中的吸收方式有關(guān)。也有可能是靠近注射部位的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞吸收更好所以這些神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的反應(yīng)比其他區(qū)域要好得多。幸運(yùn)的是，視力的改善持續(xù)了近兩年時(shí)間，一直到注射后的20個(gè)月。

　　Roska在上周的新聞發(fā)布會(huì)上進(jìn)一步降低了預(yù)期，他指出，目前的設(shè)備還不足以讓病人看臉或讀書--因?yàn)榉直媛什粔蚋?，“雖然這種治療沒有將患者的視力恢復(fù)到正常水平，但恢復(fù)一些基本水平的視力可以幫助盲人完成日常工作并大大提高他們的生活質(zhì)量?！?/p>

　　預(yù)見未來(lái)

　　由于新冠大流行的關(guān)系，這項(xiàng)研究只對(duì)一名患者進(jìn)行了培訓(xùn)和測(cè)試。

　　Sahel介紹稱：“他們告訴我們他們看到了什么，他們告訴我們他們?nèi)绾问褂没謴?fù)的視力。在試驗(yàn)中，患者比以往任何時(shí)候都更像是真正的伙伴?！?/p>

　　隨著疫情開始得到緩解，研究人員希望他們可以開始訓(xùn)練其他參加試驗(yàn)的患者并評(píng)估護(hù)目鏡的作用。預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)為20時(shí)間25年底。

　　實(shí)際上，除了恢復(fù)色素性視網(wǎng)膜炎患者的視力，光遺傳學(xué)已經(jīng)給醫(yī)學(xué)科學(xué)帶來(lái)了革命性的變化，據(jù)Lewis介紹稱--“它的全部潛力仍在探索中?！?/p>

　　幾十年來(lái)，科學(xué)家們一直試圖通過(guò)電刺激來(lái)誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞激活或關(guān)閉。但電刺激控制得還不夠。這就像試圖控制一道擊中大腦的閃電，它們刺激一個(gè)區(qū)域，但卻并非特定的細(xì)胞。

　　通過(guò)光遺傳學(xué)，研究人員可以從基因上改造特定的神經(jīng)細(xì)胞以此來(lái)對(duì)光刺激做出反應(yīng)。在提供了對(duì)細(xì)胞活動(dòng)更為精細(xì)的控制，其同時(shí)還讓研究人員能對(duì)大腦展開更準(zhǔn)確的研究。精度至關(guān)重要。在帕金森病的動(dòng)物模型中，科學(xué)家已經(jīng)能夠使用這項(xiàng)技術(shù)來(lái)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)行為。利用光改變神經(jīng)細(xì)胞的特定活動(dòng)可以提供一種治療策略來(lái)對(duì)抗這種疾病。

　　“很明顯，光在未來(lái)的醫(yī)療保健和治療中扮演著重要的角色，”Lewis說(shuō)道。