混合化学/遗传疗法可以恢复盲鼠和盲犬对视网膜的感光性

一种新的遗传治疗帮助盲目的小鼠和狗恢复了一些敏感性 - 足以让小鼠区分从非闪光灯的闪烁 - 为人类的未来临床试验设定阶段。

该疗法使用一种病毒将一个普通离子通道的基因插入到正常盲眼的体内细胞在视杆和视锥感光细胞死于诸如视网膜炎Pigmentosa.。光开关——一种遇光会改变形状的化学物质——附着在离子通道上，使它们对光做出反应，激活视网膜细胞并恢复对光的敏感性。

色素性视网膜炎折磨着所有年龄段的人，它会导致视力逐渐丧失，类似于数码相机失去像素。视线从外围到中心都消失了，通常导致人们无法导航周围的环境。大约有10万美国人患有这种遗传性视网膜疾病。

这篇论文本周发表在该杂志的早期版上国家科学院的诉讼程序加州大学伯克利大学，在宾夕法尼亚大学兽医学院发明了照片开关治疗和兽医同事的科学家，认为盲目小鼠恢复了导航水迷宫以及正常小鼠的能力。

该治疗同样适用于恢复光反应，以共同盲目小鼠和狗，表明恢复盲人中的一些光敏感性是可行的。

“狗有一个与我们非常相似的视网膜，比老鼠更多，所以当你想向诊所带来视觉治疗时，你想首先表明它在疾病的大型动物模型中工作，”铅说研究员Ehud Isacoff，分子教授和细胞生物学在加州大学伯克利分校。“我们现在已经证明，我们可以传递光开关，使狗的失明视网膜恢复对光的反应，就像老鼠一样，而且这种治疗具有同样的灵敏度和反应速度。”我们可以让狗的视网膜复活。”

相对于其他基因疗法的优势

加州大学伯克利分校视觉科学和分子细胞生物学教授、视觉科学家约翰·弗兰纳里说，与目前正在研究的其他视力恢复疗法相比，这种疗法有几个优势。它使用一种已经获得食品和药物管理局(Food & Drug Administration)批准的病毒，用于眼部的其他基因治疗;它传递的离子通道基因与通常在人类体内发现的类似，而不像其他物种使用的基因;而且，通过提供新的化学光开关，它可以很容易地逆转或调整。视网膜退化的狗提供了新疗法的关键测试。

“我们测试视觉的能力非常非常有限，因为即使在健康状态，它们也不是非常视觉动物，他们的行为在很大程度上被其他感官驱动，”他说。“狗具有非常复杂的视觉系统，并且正在用于测试眼科基因治疗。”

选择从育种者救出的狗是被选择的，因为它们遗传了由与一些人视网膜炎患者相同的基因缺陷引起的遗传疾病。他们在Pennvet Colony中的几个被治疗，目前正在进行测试，以确定他们现在的光敏感程度。

“看到一些UC Berkeley的结果与这种药物 - 明源策略在小鼠中如此恰当地工作，可以由我们的小组在Pennvet在患有晚期视网膜变性的Pennvet中转载真正令人兴奋，”眼科副教授William Beltran说在兽医学院乌讷学派。“使用这种临床相关的大型动物模型使我们能够开始处理道路上的下一个挑战，以将这种新的治疗策略转化为人类患者。”

混合疗法治疗先天性畸形

遗传疾病如视网膜炎毒素破坏了眼睛的光敏细胞，感光体，但经常使完整的视网膜中的其他细胞留下：感光体通常与视网膜输出的细胞的双极细胞和神经节细胞。Isacoff，Flannery和UC Berkeley同事们开发了几种用于恢复光敏性的光敏技术，而不是感光体以外的超视网膜细胞。这些涉及使用腺相关病毒 - 用于基因治疗的常见和无害的载体或载体 - 以成功地将改性基因携带到这些细胞中。病毒将治疗基因插入细胞的DNA中，并使用其指令产生受体蛋白 - 一种普通谷氨酸受体离子通道的改性版本 - 它们在其表面上显示。

然后研究人员将化学照片注入眼睛，“基本上，谷氨酸悬垂在光敏弦上，”isacoff“说，当通过光激活时，锚固到改性的受体，并将谷氨酸盐填充到受体上的对接部位。“最新版本的PhotoSwitch足够快，以便以每秒30帧的视频速率接近和关闭视网膜神经元的活动。

在老鼠身上，他们可以成功地将该基因植入视网膜神经节细胞中的几乎每一个细胞中。研究人员说，这样可以恢复有用的视力。

“所以我们有了合理的速度和大量的像素，现在的问题是:经过治疗的动物能看到什么?”到目前为止，我们可以说，经过治疗的老鼠可以区分稳定光线和闪烁光线。我们的下一步是弄清楚他们分辨图像的能力有多强，”1933届主席伊萨科夫说。

哪个细胞得到视线的礼物？

研究人员想要回答的一个关键问题是，将光开关插入神经节细胞还是双极细胞是最好的。病毒可以针对其中一种或另一种。因为从上游双极细胞流向视网膜输出神经节细胞的活动在视网膜回路中经历了大量的处理过程，研究人员希望当双极细胞被赋予它们从未拥有过的新功能时，同样的处理过程也会发生，光敏性。

答案似乎是肯定的。

“当我们将照片开展的频道放入双极细胞并记录神经节细胞的输出时，我们看到复杂的模式，看起来很像你在正常视网膜中获得的活动，相比你放置的开场活动同样的照片进入神经节细胞，“Isacoff说。

“如果驾驶系统之间存在功能差异，则”狗的行为“应该向我们展示双极细胞与之与神经节细胞,”弗兰纳里说。

他指出，光开关一次“充电”后，这种疗法只能有效约一周，因为蛋白质和附着的化学物质会被细胞循环利用。由于新基因永远存在于DNA中，当被修饰的受体不断被替换时，化学光开关——马来酰亚胺-偶氮苯-谷氨酸(MAG)——必须通过注射到眼球来补充。目前这意味着每周注射一次左右，未来开发缓释制剂的频率会降低。

“这不一定是一个缺点，”Isacoff说，“因为可以停止治疗，并且可以尝试新的光敏化学品，因为它们得到改善。”

研究人员继续研究治疗在两鼠和狗中的疗效，改善照片开关，并开发将照片开关的方式与其他受体附着，包括一些可以放大信号并允许对较微弱的光线感知，如通常在杆中发生的那样锥体。

NIH资金一直在给予

该研究的实验、分析和大部分设计都是由第一作者研究生本杰明·高布、技术人员迈克尔·贝瑞、博士后研究员迈克尔·凯兹勒、安德烈亚斯·雷纳和技术人员艾米·霍尔特完成的，来自加州大学伯克利分校，来自宾夕法尼亚大学古斯塔沃·阿吉雷和威廉·贝尔特兰实验室的纳塔莉亚·多尔戈娃和谢尔盖·尼科诺夫。

该工作由国家纳米医疗研究中心的国家卫生研究中心的九年批准者提供资金，用于生物学功能（PN2EY018241），也是NIH助批人员助攻RO1EY06855和P30EY001583，并由基础战斗失明的授予， 美国。

“NIH资金一直让我们从设计化学品照字到狗的实验治疗，”弗兰纳利说，注意到UC Berkeley跨学科团队，分子生物学家和视力科学家们的基本作用。

“沿途，我们开发了可以应用于突触工作以及神经电路如何工作的基本科学的工具，”Isacoff增加。“这些都是Spinoff，他们本身可能对诊所产生影响。”

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