Капли вместо имплантов? Новые молекулы вернули зрение слепым животным без генной терапии

Исследователи создали светочувствительные молекулы, которые временно заменяют погибшие фоторецепторы и позволяют сохранившимся клеткам сетчатки снова реагировать на свет.

Почему потеря зрения не всегда означает гибель всей зрительной системы

Большинство людей представляет слепоту как полное разрушение глаза. На самом деле при многих заболеваниях сетчатки погибают прежде всего фоторецепторы — палочки и колбочки, которые первыми воспринимают свет.

Именно они преобразуют фотоны в электрический сигнал. Затем этот сигнал проходит через несколько слоев нервных клеток сетчатки и только после этого отправляется в мозг.

Ключевой момент состоит в том, что при возрастной макулярной дегенерации (AMD) и пигментном ретините (RP) большая часть этой внутренней нейронной сети сохраняется даже после исчезновения фоторецепторов. Исследование основано именно на этой особенности.

По оценкам авторов, заболевания, сопровождающиеся гибелью фоторецепторов, затрагивают около 200 миллионов человек во всем мире и являются одной из основных причин необратимого ухудшения зрения.

Почему существующие методы подходят далеко не всем

За последние годы появилось несколько подходов к восстановлению зрения.

Генная терапия может помочь лишь пациентам с определенными наследственными мутациями. Для большинства больных она не подходит.

Электронные ретинальные импланты способны стимулировать оставшиеся клетки сетчатки электрическими импульсами, однако требуют сложной операции, стоят очень дорого и не обеспечивают естественного качества зрения.

Разрабатываются также методы оптогенетики — когда клетки делают чувствительными к свету с помощью доставки новых генов. Некоторые такие технологии уже проходят клинические исследования, однако часто требуют специальных очков или очень яркого освещения.

Авторы новой работы попытались решить задачу иначе — использовать обычное лекарство.

Как работают «молекулярные протезы»

Самая интересная идея исследования заключается в том, что новые соединения фактически заменяют погибшие фоторецепторы.

Ученые создали семейство небольших молекул prosthe6. Они относятся к области фотофармакологии — направления, в котором активность лекарства меняется под действием света.

Проще говоря, сама молекула работает как миниатюрный световой переключатель.

Когда в глаз попадает свет, соединение меняет свою пространственную форму. Из-за этого оно начинает взаимодействовать с определенным белком сетчатки — рецептором mGlu6, расположенным на ON-биполярных клетках.

Именно эти клетки в норме получают информацию непосредственно от фоторецепторов.

После гибели последних сигнал исчезает. Prosthe6 временно берет их функцию на себя и снова запускает работу сохранившейся зрительной цепи. Именно поэтому авторы называют такие соединения «молекулярными протезами».

Момент, который меняет понимание проблемы

Самое неожиданное в исследовании — препарат не заставляет мозг «учиться видеть заново».

Во многих существующих технологиях информация поступает в обход естественной обработки изображения.

Здесь происходит обратное.

Исследователи постарались вернуть сигнал максимально рано — практически в ту же точку зрительной цепи, где он возникает при нормальном зрении.

Именно поэтому сохраняются собственные механизмы обработки изображения сетчаткой: выделение контраста, движения, границ объектов и других характеристик.

Почему обычные глазные капли вызвали такой интерес

Наиболее впечатляющим оказался способ введения препарата.

Соединения вводили двумя путями:

• Внутриглазная инъекция: прямой метод доставки активных веществ;
• Глазные капли: местное применение без хирургического вмешательства.

Оба варианта восстанавливали зрительные реакции у животных.

Особенно перспективными оказались молекулы prosthe6-12 и prosthe6-15. Они работали после местного применения без имплантации устройств и без генетического вмешательства.

Это не означает, что обычные глазные капли уже способны лечить слепоту у человека.

Но сам факт того, что активные вещества достигали необходимых структур сетчатки после местного применения, считается важным доказательством принципиальной осуществимости такого подхода.

Что увидели исследователи у мышей

Одной из самых убедительных частей исследования стали поведенческие эксперименты.

Здоровые мыши предпочитают темные пространства и избегают ярко освещенных участков.

Полностью ослепшие животные перестают различать свет и темноту, поэтому свободно перемещаются между обеими зонами.

После введения prosthe6 ситуация изменилась.

Слепые мыши вновь начали отдавать предпочтение темноте, как это делают животные с нормальным зрением.

Особенно важно, что это происходило без какого-либо обучения. Животные использовали зрительную информацию естественным образом.

Работает ли препарат только при очень ярком свете

Нет.

Это одно из главных преимуществ исследования.

Многие экспериментальные технологии восстановления зрения требуют чрезвычайно интенсивного освещения или специальных усиливающих устройств.

Prosthe6 активировался при освещенности, сопоставимой с обычным комнатным освещением или пасмурным днем.

Авторы считают, что высокая чувствительность может позволить использовать естественный дневной свет без дополнительных приборов.

Почему до лекарства для пациентов еще далеко

Несмотря на впечатляющие результаты, исследование находится на доклиническом этапе.

Все данные получены только на лабораторных животных — рыбках данио, мышах и в отдельных фармакокинетических экспериментах на кроликах.

Испытаний у людей пока не проводилось.

Кроме того, сами авторы подчеркивают важное ограничение.

Новые соединения не устраняют причину болезни.

Они не восстанавливают погибшие фоторецепторы и не останавливают их дальнейшую потерю.

Их задача — временно заменить отсутствующий световой сигнал и использовать сохранившуюся нервную сеть сетчатки.

Исследователи продолжают изучать безопасность соединений, работают над лекарственными формами с более длительным эффектом и создали компанию Eyelumina для дальнейшего перевода технологии в клинические исследования.

Что это может изменить в будущем

Сегодня большинство технологий восстановления зрения либо чрезвычайно сложны, либо подходят лишь небольшой группе пациентов.

Новая работа предлагает третий путь — лекарство, которое может временно вернуть работу сохранившихся нейронов сетчатки.

Если результаты подтвердятся у человека, подобная терапия потенциально сможет применяться независимо от конкретной генетической причины заболевания и окажется значительно менее инвазивной, чем хирургические импланты или генная терапия.

Пока это лишь перспективное направление исследований, а не готовое лечение. Но сама идея показывает, что даже после гибели светочувствительных клеток глаз далеко не всегда теряет весь свой потенциал.