Kalejdoskop
Jedną z dziedzin medycyny, w której ostatnie lata przyniosły olbrzymie postępy, jest okulistyka. Naukowcy eksperymentują zarówno z elektroniką wspierającą działanie oczu, jak i terapiami genetycznymi. W kalifornijskim ośrodku badawczym prowadzone są testy, które w pewnym sensie łączą te metody w jedną całość...
Przełomowe odkrycie
Kilka metrów od drzwi wejściowych Science Corp. w mieście Alameda w Kalifornii znajduje się jasno oświetlony pokój z dużymi przezroczystymi oknami. Późnym listopadowym popołudniem ubiegłego roku trzech chirurgów w fartuchach ostrożnie okrążało białego nowozelandzkiego królika, ułożonego na błękitnym płótnie. Około miesiąca wcześniej królik – o imieniu Leela – otrzymał zastrzyk w gałkę oczną...
Brzmi to może dość odpychająco, ale prace naukowe prowadzone w Alamedzie mogą mieć przełomowe znaczenie dla ludzi niewidomych. Na czele zespołu badaczy stoi Max Hodak, dyrektor generalny Science Corp., który od pewnego czasu prezentuje mikroskopijne urządzenie o nazwie Science Eye. Jest to niezwykle cienki krążek o średnicy 2 milimetrów. Jeśli testy wykażą, że wszczepienie czegoś takiego do ludzkiej gałki ocznej jest bezpieczne, medycyna zyska niezwykłą nową metodę walki ze schorzeniami, w wyniku których komórki światłoczułe w siatkówce oka obumierają, co prowadzi do ślepoty.
Science Eye nie jest w żaden sposób sztucznym elektronicznym okiem ani też nie ma zastąpić siatkówki. Pomysł Hodaka i jego współpracowników polega na „nakłonieniu” innych komórek w oku do odbierania i tłumaczenia sygnałów świetlnych, co ma w sumie imitować, przynajmniej do pewnego stopnia, działanie siatkówki. Królik Leela ma być pierwszym żywym stworzeniem, na którym to nowatorskie urządzenie zostanie przetestowane.
Jak twierdzi Hodak, na obecnym etapie rozwoju tej technologii obraz przekazywany przez Science Eye może mieć rozdzielczość 16 tysięcy pikseli, czyli może ośmiokrotnie przewyższać jakość obrazu na ekranie współczesnego telefonu komórkowego. Jest to wprawdzie imponujące, ale nie całkiem wystarcza. Naukowcy twierdzą, iż taka rozdzielność w urządzeniu wszczepionym do oka daje możliwość „widzenia” dość zamazanych kształtów.
Normalnie oko działa w ten sposób, że światło jest skupiane przez soczewkę na siatkówce, czyli warstwie tkanki znajdującej się w tylnej części oka, zawierającej komórki światłoczułe zwane fotoreceptorami. Komórki te, które mają kształt pręcików i stożków, zawierają cząsteczki znane jako opsyny, które mogą przekształcać przychodzące światło w sygnał elektryczny. Sygnał ten jest ostatecznie przekazywany do komórek nerwowych zwanych komórkami zwojowymi siatkówki, które prowadzą od oka do mózgu, przekazując informacje, które tworzą wizualny obraz świata.
Przywracanie widzenia
W przypadku chorób genetycznych, takich jak zwyrodnienie barwnikowe siatkówki czy zwyrodnienie plamki żółtej, nieprawidłowości w warstwie fotoreceptorów siatkówki ostatecznie prowadzą do ich obumarcia. Po utracie fotoreceptorów sygnały świetlne nie mogą już być tłumaczone na sygnały elektryczne, co prowadzi do ślepoty.
Istnieją jednak sposoby na „pominięcie” obumierających komórek siatkówki. Podczas gdy fotoreceptory są nieodwracalnie stracone, inne komórki siatkówki, tzw. RGC (retinal ganglion cell), pozostają nienaruszone. Mózg nadal może dekodować sygnały świetlne. Ideą Science Eye jest zmodyfikowanie tych RGC tak, by stały się fotoreceptywne, czyli żeby mogły być stymulowane światłem i wysyłać sygnały do mózgu.
Istnieją pewne bariery fizjologiczne na drodze do przywrócenia w ten sposób widzenia o wysokiej rozdzielczości. Na przykład ludzka siatkówka zawiera ponad 100 milionów fotoreceptorów w każdym oku, ale tylko około jednego miliona RGC, co jest różnicą trudną do pokonania. Ponadto wszczepienie Science Eye musi zostać poprzedzone swoistą manipulacją genetyczną wnętrza oka, tak by można było potwierdzić, iż określony obszar narządu wzroku potrafi generować sygnały elektryczne. Taką właśnie wstępną manipulację genetyczną wykonano w oku królika Leela.
Do króliczego oka wstrzyknięto specjalnie zaprojektowaną opsynę, która została genetycznie zmanipulowana i zamknięta w zdezaktywowanym wirusie. Zespół naukowy był w stanie wykazać, że opsyna przedostaje się do komórek RGC, które są wtedy w stanie symulować działanie fotoreceptorów. W sumie trzeba zweryfikować dwie koncepcje. Po pierwsze, wirusowy konstrukt zawierający opsynę musi dostać się do RGC w siatkówce królika. Po drugie, pulsujące światło urządzenia Science Eye musi stymulować opsyny i wysyłać sygnały do mózgu. U królików nauka nie próbuje jeszcze przywrócić wzroku, lecz stara się wykazać, że te metody zadziałają. Na razie wykonano 50 proc. tego zadania, ale Hodak ma nadzieję, iż jeszcze w tym roku jego zespół osiągnie ostateczny sukces.
Naukowcy zastrzegają, że nawet jeśli ich eksperymenty zakończą się powodzeniem, ewentualni ludzcy pacjenci nie mogą liczyć na pełne odzyskanie wzroku i będą musieli zawsze korzystać ze specjalnych okularów. Wynika to z faktu, że w celu stymulowania opsyny w komórkach RGC pacjenci muszą być wystawieni na działanie światła o określonej długości fali. Opsyna nie reaguje na światło naturalne tak jak ludzkie oko – nie jest w stanie wygenerować pełnego obrazu otoczenia, tak jak potrafią to zdrowe komórki fotoreceptorów. Z tego powodu Science Eye będzie wymagać od pacjentów noszenia okularów z kamerami, które przekazywać będą informacje bezprzewodowo przez podczerwień do implantu.
Wszystko to oznacza, że przywrócenie zdolności widzenia u niewidomych pacjentów nie będzie cudownym powrotem do idealnego wzroku, ale metodą na rozumienie otaczającego świata przez możliwość oglądania kształtów, konturów, kolorów, itd. Może to wydawać się dość skromnym sukcesem, ale dla osób, które całkowicie straciły wzrok, jakakolwiek „oglądalność” otoczenia może mieć rewolucyjne znaczenie.
Andrzej Malak
