Вернуть зрение помогла оптогенетика
Проведена первая в мире оптогенетическая терапия, в результате которой пациент прозрел. О том, какие перспективы это открывает для человечества и как в этой области обстоят дела в нашей стране, рассказывает академик РАН Михаил Аркадьевич Островский, Президент Физиологического общества им. И.П. Павлова.
– Михаил Аркадьевич, мы с вами уже говорили о методах оптогенетики для восстановления функции зрения у пациентов. Говорили также и о том, что в нашей стране выйти на уровень клинических исследований пока не удается. Правда ли, что здесь недавно совершён прорыв?
– Буквально на-днях в этой области произошла самая настоящая сенсация, почти библейское чудо. Человек, десятилетиями слепой, прозрел. Прозрел, конечно, не полностью – лишь частично. Но он смог различить полосы на пешеходном переходе, увидеть и пересчитать предметы на столе, отличить стол от стула. Статья об этом 25 мая 2021 г. опубликованная в одном из самых престижных мировых научных журналов Nature Medicine под заглавием «Частичное восстановление зрительной функции у слепого пациента после оптогенетической терапии». Её авторы, а их довольно много, – это французско-швейцарская группа физиологов и офтальмологов. Как только появилась электронная версия этой статьи, несколько газет и BBC сообщили о ней как о крупном научном успехе.
Успех этот – лишь первый шаг на важнейшем для медицины, и не только офтальмологии, пути к лечению неизлечимых на сегодняшний день нейродегенеративных заболеваний. Речь идёт и о болезни Паркинсона, и о целом ряде других нервных и психиатрических заболеваниях. Список может быть длинным. Считаю, что это медико-биологический шаг, который можно сравнить с первым полётом вокруг Земли, с первыми шагами человека на Луне.
– Читала, что этому пациенту понадобились специальные «очки». Что это за устройство?
– Это довольно сложное устройство, которое усиливает и проецирует изображение предметов внешнего мира на сетчатку глаза. «Очки» понадобились потому, что светочувствительность «вылеченной» сетчатки оказалась намного меньше, чем здоровой. Но это всё равно замечательно. Ведь это только первый зримый успех на новом пути лечения слепоты.
– Что же это за путь?
– По-научному, он называется довольно сложно – «оптогенетическое протезирование дегенеративной сетчатки». Суть же его довольно проста – превратить несветочувствительные нервные клетки в светочувствительные. Зачем? А затем, что собственные, светочувствительные клетки сетчатки – палочки и колбочки – погибли. А раз они погибли, то сетчатка стала «слепой». Но, и это принципиально важно, расположенные в сетчатке за палочками и колбочками нервные клетки не погибли, они остались вполне жизнеспособными.
Идея оптогенетического лечения слепоты состоит в том, чтобы придать этим сохранившимся нервным клеткам светочувствительность. И если это удастся сделать, то тогда в ответ на свет они будут возбуждаться и посылать по зрительному нерву информацию в мозг.
Именно это и произошло у пациента французско-швейцарской группы. Идея сработала! От природы несветочувствительные нервные клетки сетчатки, в которые методами современной генной терапии ввели гены светочувствительного белка родопсина, стали светочувствительными, как бы псевдо-зрительными клетками. И они послали по зрительному нерву информацию об изображении предметов внешнего мира из глаза в мозг.
Мозг, научившись эту информацию обрабатывать (для этого пациенту понадобилось довольно длительное время), опознал изображение, спроецированное «очками» на сетчатку В результате он различил полосы на пешеходном переходе, предметы на столе, стол и стул. Это грандиозная победа, хотя результаты её пока кажутся скромными.
– Однако же, насколько я знаю, у истоков оптогенетики стоит наша страна. Это так?
– Да, истоки, действительно, лежат в середине 70-х годов на Биологическом факультете Московского Университета. Тогда профессор Ф. Ф. Литвин и двое его молодых сотрудников, братья Олег и Виталий Синещёковы обнаружили, что за реакцию на свет (фототоксис) одноклеточной зелёной водоросли ответственен светочувствительный белок родопсин. Это была важная, сугубо фундаментальная, не предвещавшая никаких практических приложений, работа. Она была в опубликована в том же журнале Nature за 1978 год.
Четверть века спустя этот родопсин зелёной водоросли уже другие исследователи в других странах превратили в инструмент оптогенетики – нового метода, позволявшего с помощью света управлять работой живой клетки, в первую очередь, нервной клетки.
За последние 10-15 лет метод оптогенетики произвёл подлинную революцию в нейробиологии, прежде всего в огромном числе экспериментальных исследований работы мозга – нормального и больного. Было очевидно, что метод этот исключительно перспективен для медицины, но до клинических испытаний дело долго не доходило. Тому было много причин. Но было также ясно, что если уж дело дойдёт до клинических испытаний, до оптогенетической терапии, то, в первую очередь, это будет офтальмология. Действительно, не так-то легко доставить свет в глубины мозга, а до сетчатки глаза свет доходит самым естественным образом.
Несколько групп в разных странах, в том числе и у нас в России, активно работают последние годы в этом направлении. Успех обязан был прийти. И он пришёл к этой франко-швейцарской группе. Как мы уже говорили, это лишь начало, самый первый шаг. Технология оптогенетического лечения слепоты будет развиваться. В частности, на смену модифицированному родопсину зелёной водоросли, который авторы использовали в этой работе и световая чувствительность которого явно недостаточна, придут другие родопсины.
– Как думаете, что это будет?
– Скорее всего, это будет естественный, высоко светочувствительный зрительный родопсин самих зрительных клеток сетчатки человека. И тогда не будет надобности в добавочном использовании специальных «очков» — сложного устройства с видеокамерой и проектором, передающим изображение предметов внешнего мира на глазное дно, то есть на сетчатку глаза.
– Почему у этого пациента возникла необходимость в такого рода лечении?
– У частично прозревшего 60-летнего пациента, о котором идёт речь в статье в Nature Medicine, причиной слепоты является пигментный ретинит. Это наследственное заболевание, при котором погибают светочувствительные зрительные клетки сетчатки. В мире, по статистике, пигментным ретинитом поражены более двух миллионов человек. Но это лишь одна из многих форм дегенеративных заболеваний сетчатки глаза, приводящих к частичной или полной потере зрения.
Подлинным бичом стареющего человечества является так называемая возрастная макулярная дегенерация – одно из самых распространённых социально-значимых глазных заболеваний. Оптогенетическая терапия позволит вернуть зрение многим миллионам людей, страдающим от дегенеративных заболеваний сетчатки, а затем, с дальнейшим развитием и совершенствованием этого метода, позволит лечить и другие социально-значимые нейродегенеративные заболевания. Это станет революций в медицине, подлинным счастьем для огромного числа людей.
– Как вы оцениваете перспективы нашей страны на этом пути?
– Перспективы обнадёживающие. Две группы исследователей активно работают в этом направлении – в Петербурге, в Институте эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова, и наша междисциплинарная группа в Москве, в которую входят физиологи, молекулярные биологи и генные инженеры из нескольких институтов Российской академии наук и Московского Университета. В принципе, у нас есть все предпосылки, чтобы выполнить клиническое исследование, подобное французско-швейцарскому.
Пленарный доклад на эту тему я сравнительно недавно делал на съезде офтальмологов. Офтальмологи, как мне кажется, полны энтузиазма и были бы готовы такое исследование провести. Дело за малым – получить разрешение Минздрава на такого рода испытания. По существу это генно-терапевтические исследования. Но получить такое разрешение невероятно трудно. Кроме того, требуется приличное финансирование работ в этом направлении. Пару лет назад мы было уже получили такого рода бюджетное финансирование, но при этом требовалось довольно большую долю получить и от бизнеса. И это оказалось большой проблемой. В результате мы не получили ничего.
Сейчас у нас на эту работу имеется поддержка от Минобрнауки в рамках большого проекта по нейродегенеративным заболеваниям. Так что исследования наши по оптогенетическому протезированию дегенеративной сетчатки продолжаются. Будем надеяться, что скоро они дойдут до стадии клинических испытаний, и российские пациенты получат принципиально новый метод лечения органа зрения, а впоследствии – многих нейродегенеративных заболеваний.
