科学家通过突破性基因疗法恢复盲人部分视力

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周一发表在《Nature Medicine》上的一篇论文描述了这一突破。这种技术依赖于生物研究的一个新兴领域--光遗传学，其目的是通过光控制神经细胞。

“这是非常令人兴奋的结果，”墨尔本大学的干细胞生物学家Raymond Wong说道。目前他正在开发眼病治疗方法，不过并没有参与这项研究。

虽然潜在的治疗好处是巨大的，但Wong指出，这项技术到目前为止只被用到一个病人。它是一个正在进行的临床试验的一部分以测试基因治疗的安全性和耐受性。通过持续的测试和改进，这项技术可以帮助盲人患者更有效地完成日常工作。

那么它是怎么做到的？--通过改造眼睛细胞使它们对光更加敏感。

眼睛的计算机

大家之所以能在移动设备或电脑屏幕上阅读眼前这篇文章是因为视网膜在进行复杂的解码。巴塞尔大学的生物医学研究员、这项新研究的论文作者Botond Roska表示，视网膜就像是“你眼睛后面的一台生物计算机”。

就像洋葱一样，这台计算也有层次。光线通过眼睛过滤进来，跟计算机底层的特殊感光细胞相互作用，这些感光细胞被称为视杆细胞和视锥细胞。这些细胞将信号传递给另一个特殊的细胞，也就是位于计算机顶层的视网膜神经节细胞。

但在色素性视网膜炎中，底层是杂乱的。基因突变导致视杆细胞和视锥细胞功能不正常或死亡。有几十种不同的突变可以导致视网膜色素变性。根据美国国立卫生研究院(NIH)的数据，全世界每4000人中就有1人患有这种疾病。在许多情况下，这种疾病会让患者出现隧道视觉并最终大多数失去了视力。

这就是这项新研究中心的58岁患者的情况。“他的视网膜无法探测到任何重要的信号，”匹兹堡大学的眼科医生、该研究的论文第一作者José-Alain Sahel说道。

虽然病人的感光细胞没有功能，但他的视网膜神经节细胞有功能。这些细胞通常接收来自视杆细胞和视锥细胞的信号并将其传递给大脑。正是这些细胞成为了研究人员进行光遗传疗法的目标。

莫纳什大学的生物医学工程师Philip Lewis表示：“光遗传学是一门将非光敏细胞引入基因使其光敏的科学。”

该团队创造了一种病毒载体，其跟用于递送COVID-19疫苗的载体类似，它将一种基因递送到对琥珀色或红色光线敏感的神经节细胞中。一旦这种基因进入眼睛，它就会产生一种特殊的感光蛋白--通道视紫红质，这种蛋白通常由藻类产生，可用来帮助生物体寻找阳光。

“他们把视网膜的上层重新设计成新的光敏层，”Lewis说道。

一个愿景

为了恢复视力，患者需要戴上一副护目镜以此将入射光转换成单色图像并将它们实时投射到视网膜中经过重新设计的细胞上。Roska说道：“这个过程没有任何延迟。”

护目镜是关键，它们的作用有点像无功能的杆状体和锥状体。不戴护目镜，病人就是完全失明的。

该名男子的视力在注射后的几个月里并没有发生明显的变化。Sahel后来表示，他开始不经意地报告自己在戴着护目镜能看到人行横道上的白色条纹的情况。

后来，这位病人在实验室接受了几项检查。该团队发布了两段视频，其显示了患者试图找到大件物品如笔记本及小一点的物品如带着护目镜的玻璃杯。视频还显示，在实验过程中，通过连接一个测量脑电波的设备，大脑中的视觉系统被激活。

Lewis指出，视力的改善是局部的，患者必须四处扫描才能找到物体，这可能跟基因疗法在视网膜中的吸收方式有关。也有可能是靠近注射部位的神经节细胞吸收更好所以这些神经节细胞的反应比其他区域要好得多。幸运的是，视力的改善持续了近两年时间，一直到注射后的20个月。

Roska在上周的新闻发布会上进一步降低了预期，他指出，目前的设备还不足以让病人看脸或读书--因为分辨率不够高，“虽然这种治疗没有将患者的视力恢复到正常水平，但恢复一些基本水平的视力可以帮助盲人完成日常工作并大大提高他们的生活质量。”

预见未来

由于新冠大流行的关系，这项研究只对一名患者进行了培训和测试。

Sahel介绍称：“他们告诉我们他们看到了什么，他们告诉我们他们如何使用恢复的视力。在试验中，患者比以往任何时候都更像是真正的伙伴。”

随着疫情开始得到缓解，研究人员希望他们可以开始训练其他参加试验的患者并评估护目镜的作用。预计实现为20时间25年底。

实际上，除了恢复色素性视网膜炎患者的视力，光遗传学已经给医学科学带来了革命性的变化，据Lewis介绍称--“它的全部潜力仍在探索中。”

几十年来，科学家们一直试图通过电刺激来诱导神经细胞激活或关闭。但电刺激控制得还不够。这就像试图控制一道击中大脑的闪电，它们刺激一个区域，但却并非特定的细胞。

通过光遗传学，研究人员可以从基因上改造特定的神经细胞以此来对光刺激做出反应。在提供了对细胞活动更为精细的控制，其同时还让研究人员能对大脑展开更准确的研究。精度至关重要。在帕金森病的动物模型中，科学家已经能够使用这项技术来调节运动行为。利用光改变神经细胞的特定活动可以提供一种治疗策略来对抗这种疾病。

“很明显，光在未来的医疗保健和治疗中扮演着重要的角色，”Lewis说道。