在失明40年後，一位58歲的男子由於視網膜注射光敏蛋白，再次能夠看到影像和移動的物體。
這項研究於5月24日發表在《自然醫學》雜誌上，是稱為光遺傳學技術的首個成功臨床應用，該技術使用閃光來控制基因表達和神經元放電。該技術已廣泛應用於實驗室以探測神經迴路，並正在被研究作為治療疼痛、失明和腦部疾病的潛在方法。
這項臨床試驗由總部位於巴黎的 GenSight Biologics 公司進行，招募了視網膜色素變性 (RP) 患者：這是一種退行性疾病，會殺死眼睛的感光細胞，而感光細胞是視覺通路的第一步。在健康的視網膜中，感光細胞檢測光線並將電訊號傳送到視網膜神經節細胞 (RGC)，然後 RGC 將訊號傳輸到大腦。GenSight 的光遺傳療法完全跳過受損的感光細胞，方法是使用病毒將光敏細菌蛋白傳遞到 RGC 中，使它們能夠直接檢測影像。
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研究人員將病毒注射到一名 RP 患者的眼睛中，然後等待四個月讓 RGC 開始產生蛋白質，之後才測試他的視力。領導這項研究的賓夕法尼亞州匹茲堡大學醫學中心的眼科醫生 José-Alain Sahel 說，挑戰之一是調節進入眼睛的光量和光型別，因為健康的視網膜使用多種細胞和光敏蛋白來觀察各種光線。“沒有蛋白質可以複製該系統可以做的事情，”他說。因此，研究人員設計了一副護目鏡，可以捕捉該男子周圍的影像並對其進行最佳化，以便細菌蛋白檢測。
護目鏡使用攝像頭分析對比度和亮度的變化，並將它們即時轉換為 Sahel 所描述的琥珀色點點的“星空”。當來自這些點的光線進入人的眼睛時，它會啟用蛋白質並導致 RGC 向大腦傳送訊號，然後大腦將這些模式解析為影像。
參與試驗的男子必須使用護目鏡訓練幾個月，之後他的大腦才調整過來以正確解釋這些點點。“他就像一個實驗主義者，一位科學家，試圖理解他所看到的東西並理解它，”Sahel 說。最終，他能夠辨別出高對比度的影像，包括桌子上的物體和人行橫道上的白色條紋。當研究人員記錄他的大腦活動時，他們發現他的視覺皮層對影像的反應方式與他擁有正常視力時的方式相同。
該男子仍然無法在不戴護目鏡的情況下看到東西，但 Sahel 說他每天佩戴護目鏡幾個小時，並且自注射後的兩年裡，他的視力持續改善。去年，還有其他六人注射了相同的光敏蛋白，但 COVID-19 疫情推遲了他們使用護目鏡的訓練。Sahel 說他預計在一年左右的時間內獲得他們的結果。
安全且持久
“這對該領域來說是一大步，”加州大學伯克利分校的神經生物學家 John Flannery 說。“最重要的是，它似乎是安全且持久的，這確實令人鼓舞。”由於視網膜包含的感光細胞比 RGC 多約 100 倍，因此 RGC 檢測到的影像解析度永遠不會像自然視力那樣好。但 Flannery 說，令人興奮的是大腦可以準確地解釋影像。
其他人表示需要更多的研究。“這很有趣，但樣本量只有 1，”紐約市威爾康奈爾醫學院的神經科學家 Sheila Nirenberg 說。她補充說，她期待看到試驗中的其他人，包括一些注射了更高劑量蛋白質的人，是否也有類似的結果。
GenSight 是多家開發光遺傳學作為治療 RP 和其他視網膜疾病的公司之一。今年 3 月，Nirenberg 的公司 Bionic Sight 宣佈，其使用類似的光遺傳療法和 VR 頭顯治療的五名 RP 患者中有四名恢復了一定程度的視力，儘管完整的試驗結果尚未公佈。瑞士製藥巨頭諾華正在開發一種基於不同蛋白質的療法，該蛋白質對光非常敏感，可能不需要護目鏡。該療法尚未進入臨床試驗。
加利福尼亞州斯坦福大學的神經科學家 Karl Deisseroth 與他人共同開發了作為實驗室技術的光遺傳學，他說這項研究很重要，因為這是首次在人體上展示其效果。“嘗試使用更多可能不需要護目鏡的光敏視蛋白將會很有趣，”他說。但他預計光遺傳學作為一種研究工具比作為一種療法本身更有用，這種研究工具可以引導人們開發療法。“我們希望看到更多的是光遺傳學指導的人體和臨床研究，”他說。
本文經許可轉載，最初於 2021 年 5 月 24 日釋出。