基因疗法可以让失明的老鼠看到东西

一项基因治疗技术恢复了小鼠的视力。
二零一七年十月十日

采访

萨曼莎·德·席尔瓦,牛津大学

眼睛

恢复视力

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牛津大学开创了一项基因治疗技术,可以帮助修复视网膜和恢复视力。视网膜是位于眼睛后部的光敏组织,视杆细胞和视锥细胞在这里将光波转换成大脑可以理解的电信号。但在色素性视网膜炎等疾病中,这些细胞会死亡,导致患者失明。现在萨曼莎·德·席尔瓦和她的同事们已经开发出一种方法,使用一种无害的病毒来传递基因指令,这种指令可以使视网膜上存活的其他健康细胞变得对光敏感,并使失明的老鼠看到……

萨曼莎:在这种情况下,眼睛后部的感光细胞会逐渐丧失,也就是视杆细胞和视锥细胞,随着时间的推移,视杆细胞和视锥细胞最终会死亡,导致失明。尽管失去了视杆细胞和视锥细胞,视网膜上其余的细胞实际上在结构上基本保持完整,这些细胞之间的连接以及与大脑的连接也保持完整。所以我们的目标是看看是否有办法刺激这些残留的视网膜细胞,试图恢复光敏甚至视力。

克里斯:所以从本质上讲,你是在把眼睛后部那些正常情况下不起作用的细胞,比如视杆细胞和视锥细胞,转变成可以承担视杆细胞和视锥细胞的一些感光功能的细胞,这样你就可以再次把信号传递到大脑了?

萨曼莎-没错。马克·汉金斯教授是这篇论文的资深作者之一,他在2005年所做的初步研究表明,如果你取出一种感光蛋白,其中一种叫做黑视素,它已经存在于人眼中,然后把它放入一个不感光的细胞中,这个细胞就会变成感光细胞。在这项工作的基础上,我们试着看看我们是否能在这些剩余的视网膜细胞中表达黑视素,一种人类蛋白质,让它们在没有视杆细胞和视锥细胞的情况下对光敏感。

克里斯-你是如何得到指令,使感光化学物质黑视素进入现在需要它的细胞的?

萨曼莎-这就是基因疗法的用武之地。从本质上讲,我们所做的就是取一种对人类无害的腺相关病毒,我们对这种病毒进行基因工程改造,去除它通常表达的所有基因和蛋白质,让它表达我们想让它表达的蛋白质,这就是基因治疗的终极概念。我们所做的是,我们设计这些病毒来表达黑视素,然后将它们注射到患有视网膜色素变性的老鼠的视网膜下,看看病毒是否被吸收,以及它是否有效。

克里斯-病毒会进入这些存活的细胞并将基因加入其中吗?

萨曼莎-是的。我们论文的第一个发现是这种病毒是有效的。它能够让黑视素进入剩余的细胞,这种表达最初在几周后就能看到,但在单次注射后15个月后仍然存在。所以它会持续整个老鼠的一生。

克里斯:有炎症吗?因为,很明显,你把很多外来的东西放进了身体的某个部位,而这些地方通常是看不见的。免疫系统会有反应吗?

萨曼莎:这就是视网膜下疗法的部分好处,因为视网膜下的空间是我们所说的免疫特权区,所以通常不会对该区域的任何东西产生免疫反应。由于这个原因,眼睛非常适合基因治疗,所以我们没有在任何注射或治疗的老鼠身上看到任何免疫反应。

克里斯:你怎么知道你改变了这些老鼠的视力?

萨曼莎:一旦我们确定病毒起作用了,细胞中也有黑视素,我们就用电极记录处理过的视网膜,结果表明,当我们用光照射视网膜时,它们会产生电信号,可以传输到大脑。

克里斯:那么,你是如何证明大脑实际上是在解读这些信息的呢?因为视网膜的电活动稍微活跃一点是一回事,但这并不意味着信号就会进入大脑?

萨曼莎-没错。所以下一步,我们研究了很多不同的东西——一个是瞳孔对光的反应。正常情况下,当你把光线照进某人的眼睛时,他们的瞳孔会收缩,这是大脑中相应回路被激活的标志。在失明的老鼠中,瞳孔的反应严重减弱,因为缺乏对光的检测。而在接受治疗的小鼠中,瞳孔光反射在2个月大的时候恢复了然后在13个月大的时候继续观察小鼠。

就我们发现的光反应和视觉反应而言,我们发现我们研究中的老鼠能够察觉到视觉环境的变化,这可能等同于一个完全失明的人能够识别他们的环境,所以可能门在哪里,窗户在哪里,路上的障碍物在哪里等等。所以我们并不是在谈论快速动态视觉因为我不认为黑视素能够恢复它,但是,很明显,如果你一开始什么都没有,那么这是一个显著的进步。

克里斯:下一步是要进行临床试验吗?你是否处于可以安全地这样做的阶段?

萨曼莎:基本上,所有的基础工作都已经完成,要进入临床试验,还需要进一步的步骤,比如制造一种适合人类使用的病毒,而不仅仅是在实验室里。所有这些,监管工作需要几年的时间,所以我们希望在未来几年内把它带给病人。

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