Wanasayansi waliingiza jeni kwa ajili ya kupokea mwanga wa kijani kwa macho ya vipofu vipofu na, mwezi mmoja baadaye, panya walikuwa wakizunguka vikwazo kwa urahisi kama wale ambao hawana matatizo ya maono.

Panya wangeweza kuona mwendo, mabadiliko ya mwangaza juu ya anuwai mara elfu, na maelezo mazuri kwenye iPad inayotosha kutofautisha herufi.

Watafiti wanasema kwamba, kwa muda wa miaka mitatu tu, tiba ya jeni-ambayo walitoa kupitia virusi visivyo na kazi-inaweza kwenda kupima kwa wanadamu ambao wamepoteza kuona kwa sababu ya kuzorota kwa macho, kwa kweli kuwapa maono ya kutosha kuzunguka na uwezekano wa kurejesha uwezo wao wa kusoma au kutazama video.

"Ungeingiza virusi hivi kwenye jicho la mtu na, miezi michache baadaye, wangekuwa wanaona kitu," anasema Ehud Isacoff, profesa wa biolojia ya Masi na seli katika Chuo Kikuu cha California, Berkeley, na mkurugenzi wa Helen Wills Taasisi ya Neuroscience.

.

"Pamoja na magonjwa ya neurodegenerative ya retina, mara nyingi watu wote wanajaribu kufanya ni kusitisha au kupunguza kasi ya kuzorota zaidi. Lakini kitu ambacho hurejesha picha katika miezi michache-ni jambo la kushangaza kufikiria. ”

Karibu watu milioni 170 ulimwenguni wanaishi na kuzorota kwa seli zinazohusiana na umri, ambayo hupiga mtu mmoja kati ya watu 10 zaidi ya umri wa miaka 55, wakati watu milioni 1.7 ulimwenguni wana aina ya kawaida ya upofu wa urithi, retinitis pigmentosa, ambayo huwaacha watu vipofu kwa umri ya 40.

"Nina marafiki wasio na maoni nyepesi, na mtindo wao wa maisha unatia moyo," anasema John Flannery, profesa wa biolojia ya Masi na seli ambaye yuko kwenye Kitivo cha Chuo Kikuu cha Optometry.

“Lazima wazingatie kile watu wenye kuona wanachukulia kawaida. Kwa mfano, kila wakati wanapokwenda hoteli, kila mpangilio wa chumba ni tofauti kidogo, na wanahitaji mtu kuwatembea kuzunguka chumba wakati wanaunda ramani ya 3D vichwani mwao. Vitu vya kila siku, kama meza ya chini ya kahawa, inaweza kuwa hatari ya kuanguka. Mzigo wa magonjwa ni mkubwa kati ya watu walio na shida kali, inayopunguza upotezaji wa maono, na wanaweza kuwa wagombea wa kwanza wa aina hii ya tiba. ”

Tiba mpya inajumuisha kuingiza virusi visivyoamilishwa kwenye vitreous kubeba jeni moja kwa moja kwenye seli za genge. Matoleo ya mapema ya tiba ya virusi inahitajika kuingiza virusi chini ya retina (chini). (Mikopo: John Flannery)

Hivi sasa, chaguzi kwa wagonjwa kama hao ni mdogo kwa upandikizaji wa macho wa elektroniki uliofungamana na kamera ya video ambayo inakaa kwenye glasi mbili - usanidi mbaya, vamizi na wa gharama kubwa ambao hutoa picha kwenye retina ambayo ni sawa, kwa sasa, kwa mia chache saizi. Maono ya kawaida, mkali yanajumuisha mamilioni ya saizi.

Kurekebisha kasoro ya maumbile inayohusika na kuzorota kwa retina sio moja kwa moja, pia, kwa sababu kuna zaidi ya mabadiliko 250 ya maumbile yanayohusika na retinitis pigmentosa pekee. Karibu asilimia 90 kati ya hizo huua seli za retina za fotoreni — viboko, nyeti kwa mwanga hafifu, na koni, kwa mtazamo wa rangi ya mchana. Lakini kuzorota kwa retina kawaida huepusha tabaka zingine za seli za retina, pamoja na bipolar na seli za genge za retina, ambazo zinaweza kubaki na afya, ingawa hazijali mwanga, kwa miongo kadhaa baada ya watu kuwa vipofu kabisa.

Katika majaribio yao katika panya, watafiti walifanikiwa kufanya asilimia 90 ya seli za genge ziwe nyepesi.

Mfumo rahisi

Ili kurudisha upofu katika panya hawa, watafiti walitengeneza virusi vinavyolenga seli za genge za retina na kuipakia na jeni kwa kipokezi chenye mwangaza, kijani kibichi (kati-wavelength) koni opsin. Kwa kawaida, ni seli tu za koni za picha zinazoonyesha opsin hii na inazifanya ziwe nyeti kwa nuru ya kijani-manjano. Wakati watafiti walipoiingiza ndani ya jicho, virusi vilipeleka jeni kwenye seli za genge, ambazo kawaida hazigusi mwangaza, na kuzifanya ziwe nyepesi na kuweza kutuma ishara kwa ubongo ambayo ilitafsiriwa kama kuona.

"Kwa mipaka ambayo tunaweza kupima panya, huwezi kusema tabia ya panya waliotibiwa na macho kutoka kwa panya wa kawaida bila vifaa maalum," Flannery anasema. "Inabakia kuonekana ni nini inatafsiriwa kwa mgonjwa."

Katika panya, watafiti walipeleka opsini kwa seli nyingi za genge katika retina. Ili kutibu wanadamu, wangehitaji kuingiza chembe nyingi zaidi za virusi kwa sababu jicho la mwanadamu lina seli za magenge mara nyingi zaidi ya jicho la panya. Lakini timu hiyo imeunda njia za kuongeza uwasilishaji wa virusi na inatarajia kuingiza sensorer mpya ya taa kwa asilimia sawa ya seli za genge, kiasi sawa na nambari za juu zaidi za pikseli kwenye kamera.

Mistari ya machungwa hufuatilia harakati za panya wakati wa dakika ya kwanza baada ya watafiti kuwaweka kwenye ngome ya kushangaza. Panya vipofu (juu) kwa uangalifu endelea kwenye pembe na pande, wakati panya waliotibiwa (katikati) huchunguza ngome karibu kama panya wa kawaida wa kuona (chini). (Mikopo: Ehud Isacoff / John Flannery)

Isacoff na Flannery walipata suluhisho rahisi baada ya zaidi ya muongo mmoja wa kujaribu miradi ngumu zaidi, pamoja na kuingiza kwenye seli za retina zilizosalia zilizo mchanganyiko wa vipokezi vya maumbile ya neurotransmitter na swichi zenye kemikali nyepesi. Hizi zilifanya kazi, lakini hazikufikia unyeti wa maono ya kawaida. Opsini kutoka kwa vijidudu vilivyojaribiwa mahali pengine pia zilikuwa na unyeti mdogo, ikihitaji utumiaji wa glasi za kukuza mwangaza.

Ili kukamata unyeti wa juu wa maono ya asili, watafiti waligeukia opsins nyepesi za seli za photoreceptor. Kutumia virusi vinavyohusiana na adeno ambavyo kawaida huambukiza seli za genge, walifanikiwa kutoa jeni kwa opsin ya macho kwenye jenomu ya seli za genge. Panya wa kipofu hapo awali walipata maono ambayo yalidumu maisha yote.

"Kwamba mfumo huu unafanya kazi kwa kweli, unaridhisha, kwa sehemu kwa sababu pia ni rahisi sana," Isacoff anasema. "Kwa kushangaza, ungeweza kufanya hivyo miaka 20 iliyopita."

Watafiti wanakusanya pesa kuchukua tiba ya jeni katika jaribio la mwanadamu ndani ya miaka mitatu. Mifumo kama hiyo ya utoaji wa AAV imeidhinishwa na FDA kwa magonjwa ya macho kwa watu walio na hali ya kuzorota kwa retina na ambao hawana njia mbadala ya matibabu.

Kukataa tabia mbaya

Kulingana na Flannery na Isacoff, watu wengi katika uwanja wa maono watauliza ikiwa opsini zinaweza kufanya kazi nje ya seli zao maalum za fimbo na koni ya photoreceptor. Uso wa photoreceptor umepambwa na opsins-rhodopsin katika fimbo na opsini nyekundu, kijani na bluu kwenye koni-zilizowekwa kwenye mashine ngumu ya Masi. Uwasilishaji wa Masi-protini ya G-proteni iliyoambatanishwa na ishara-kuteleza-huongeza ishara kwa ufanisi sana hivi kwamba tunaweza kugundua picha moja za mwanga.

Mfumo wa enzyme huchaji opsini mara tu inapogundua picha hiyo na kuwa "iliyotiwa rangi." Udhibiti wa maoni hurekebisha mfumo kwa mwangaza tofauti wa asili. Na kituo maalum cha ioni hutoa ishara yenye nguvu ya voltage. Bila kupandikiza mfumo huu mzima, ilikuwa busara kushuku kwamba opsin haingefanya kazi.

Katika retina ya kawaida, photoreceptors - fimbo (bluu) na koni (kijani kibichi) - hugundua mwangaza na upeleka ishara kwa tabaka zingine za jicho, kuishia kwenye seli za genge (zambarau), ambazo huzungumza moja kwa moja na kituo cha maono cha ubongo. (Mikopo: UC Berkeley)

Lakini Isacoff, ambaye ni mtaalamu wa vipokezi vyenye protini vya G kwenye mfumo wa neva, alijua kuwa sehemu nyingi hizi zipo kwenye seli zote. Alishuku kuwa opsini ingeunganisha moja kwa moja kwenye mfumo wa kuashiria wa seli za genge la retina. Pamoja, yeye na Flannery hapo awali walijaribu rhodopsin, ambayo ni nyeti zaidi kwa nuru kuliko opsini za koni.

Kwa furaha yao, walipoingiza rhodopsin kwenye seli za genge la panya ambao viboko na koni zao zilikuwa zimepungua kabisa, na ambao walikuwa vipofu, wanyama hao walipata tena uwezo wa kuelezea giza kutoka kwa nuru-hata mwanga mdogo wa chumba. Lakini rhodopsin iligeuka kuwa polepole sana na ilishindwa katika utambuzi wa picha na kitu.

Wakajaribu opesini ya kijani kibichi, ambayo ilijibu kwa kasi mara 10 kuliko rhodopsin. Cha kushangaza ni kwamba panya waliweza kutofautisha sambamba na mistari mlalo, mistari iliyo karibu sana ikilinganishwa na nafasi nyingi (kazi ya kawaida ya nguvu ya binadamu), mistari inayosonga dhidi ya mistari iliyosimama. Maono yaliyorejeshwa yalikuwa nyeti sana kwamba iPads inaweza kutumika kwa maonyesho ya kuona badala ya mwangaza mwingi wa LED.

"Hii ilileta ujumbe kwa nguvu nyumbani," Isacoff anasema. "Kwa kweli, ingekuwa nzuri sana kwa watu vipofu kupata tena uwezo wa kusoma kichunguzi cha kawaida cha kompyuta, kuwasiliana na video, kutazama sinema."

Mafanikio haya yalifanya Isacoff na Flannery kutaka kwenda mbali zaidi na kujua ikiwa wanyama wanaweza kusafiri ulimwenguni na maono yaliyorejeshwa. Kwa kushangaza, hapa pia, opsin ya kijani kibichi ilifanikiwa. Panya ambao walikuwa kipofu walipata tena uwezo wao wa kufanya moja wapo ya tabia zao za asili: kutambua na kuchunguza vitu vyenye pande tatu.

Kisha wakauliza swali, "Je! Ni nini kitatokea ikiwa mtu aliye na maono yaliyorudishwa huenda nje kwenye nuru angavu? Je! Wangepofushwa na nuru? ” Hapa, kipengele kingine cha kushangaza cha mfumo huo kiliibuka, Isacoff anasema: Njia ya kuashiria opesin ya kijani hubadilika. Wanyama hapo awali vipofu walirekebishwa na mabadiliko ya mwangaza na wangeweza kufanya kazi hiyo kama vile wanyama wanaoona. Marekebisho haya yalifanya kazi kwa anuwai ya mara elfu moja - tofauti, kimsingi, kati ya taa za ndani na nje.

"Wakati kila mtu anasema haitafanya kazi kamwe na kwamba wewe ni wazimu, kawaida hiyo inamaanisha kuwa uko kwenye kitu," Flannery anasema. Kwa kweli, kitu hicho ni sawa na urejesho wa kwanza wa mafanikio wa maono yaliyotengenezwa kwa kutumia skrini ya kompyuta ya LCD, ya kwanza kukabiliana na mabadiliko katika mwangaza wa mazingira, na ya kwanza kurudisha maono ya kitu asili.

Utafiti unaonekana ndani Hali Mawasiliano. Timu sasa iko kazini kupima tofauti kwenye mada ambayo inaweza kurudisha maono ya rangi na kuongeza zaidi usawa na mabadiliko. Taasisi ya Kitaifa ya Macho ya Taasisi za Kitaifa za Afya, Kituo cha Maendeleo cha Nanomedicine cha Udhibiti wa Macho wa Kazi ya Kibaolojia, Msingi wa Kupambana na Upofu, Tumaini la Maono ya Foundation, na Taasisi ya Utafiti wa Tiba ya Lowy iliunga mkono utafiti huo.

chanzo: UC Berkeley

Vitabu kuhusiana

at InnerSelf Market na Amazon