Архив:

Бионический глаз и другие способы вернуть зрение

Статистические опросы показывают, что среди четырех самых страшных неприятностей со здоровьем люди, как правило, называют рак, болезнь Альцгеймера, СПИД и утрату зрения, – эти расстройства, по мнению большинства, оказывают самый сильный отрицательный эффект на ежедневную жизнь человека.

По данным Всемирной организации здравоохранения, 285 миллионов человек в мире имеют серьезные нарушения зрения, а 39 миллионов из них страдают от слепоты.

Полная слепота определяется как абсолютное отсутствие реакции на свет. Существует также понятие практической слепоты, когда человек различает свет и тьму, либо даже обладает некоторой способностью к восприятию визуальной информации, но эта способность столь ничтожна, что не имеет практического значения. 

В США и многих европейских странах практическая слепота определяется как способность к зрению 20/200 (то есть пациент должен находиться от объекта в 20 футах (приблизительно соответствует 7 метрам), чтобы наблюдать его так же, как это может здоровый человек с расстояния 200 футов (то есть 70 м). В данной статье мы будем обращаться именно к этой шкале, так как ею пользуются те исследователи, о работе которых пойдет речь.

Прорывы современной науки в преодолении слепоты поистине удивительны. Что только не поставлено на службу делу возвращения человеку зрения! Вот лишь несколько из многочисленных научных проектов в этой области.

Ген, доставляемый вирусом

Мы привыкли думать о вирусах, как о микроорганизмах, несущих нам различные заболевания. Между тем, несколько лет назад исследователи университета Пенсильвании впервые провели удивительную медицинскую манипуляцию с вирусом, позволившую 24-летнему Дейлу Тернеру обрести зрение.

Тернер был практически слеп от рождения в результате генетического заболевания амавроз Лебера, с которым появляется на свет один из 80 000 новорожденных. Болезнь заключается в том, что из-за дефектного гена RPE65 в сетчатке умирают и не восстанавливаются светочувствительные клетки. 

С Дейлом работала группа из трех офтальмологов и молекулярного генетика. Специалисты ввели в сетчатку правого глаза пациента вирус, несущий несколько копий здорового гена RPE65. Когда через два дня с глаза пациента сняли повязку, он в буквальном смысле не смог поверить глазам: Дейл вышел на улицу и увидел необыкновенно яркие цвета, которые просто поразили его. Более того, правым глазом он теперь может видеть даже при слабом освещении. 

С тех пор еще несколько человек с амаврозом Лебера прошли такую же процедуру и улучшили зрение в 50 раз в дневное время и в 63000 раз – в ночное. Результат оставался стабильным в течение как минимум года после операции. Технология, однако, пока что пребывает в статусе экспериментальной, так как использование человеческого гена в медицинской терапии должно пройти одобрение администрации контроля продуктов питания и медикаментов США (FDA), а сертификация любой революционной технологии занимает годы.

Синтетическая роговица

Генетические нарушения – далеко не единственная причина слепоты. Нередко она возникает в результате повреждения роговицы, передней наиболее выпуклой прозрачной части глазного яблока, являющейся одной из светопреломляющих сред глаза. Эта проблема в принципе решается пересадкой роговицы, однако, по свидетельству Мэй Гриффит, тканевого инженера института глаза в Оттаве, шанс произвести такую пересадку выпадает нечасто, так как роговица пожилого донора не подходит для этой цели. 

Гриффит удалось синтезировать искусственную роговицу из рекомбинантного человеческого коллагена, который подвергается химической обработке, а затем форматируется по образцу реальной роговой оболочки глаза. После того, как дефектные роговицы пациента заменяются биосинтетическими, его нервные окончания и клетки прорастают в ткань имплантата и начинают нормально функционировать

Уже 10 пациентов перенесли подобную операцию. Шестеро из них улучшили показатели зрения от 20/400 до 20/100. По сравнению с теми, кто получил донорскую роговицу, реципиенты биосинтетической оправились после операции быстрее: им раньше сняли швы, а также им потребовался более короткий курс стероидных супрессоров иммунной системы для предотвращения отторжения роговой оболочки. 

Все 10 прооперированных пациентов вполне комфортно чувствуют себя с контактными линзами на глазах, носить которые из-за поврежденной роговицы до операции они не могли.

Мэй Гриффит планирует усовершенствовать свой метод и на следующем этапе испытаний привлечь более широкий спектр пациентов. Однако для того, чтобы метод поставить на поток, потребуется не менее 5 лет упорного труда биоинженеров и врачей.

Стволовые клетки

Потрясающего результата достигла команда итальянских исследователей. Пациентам, потерявшим зрение в результате сильного ожога роговой оболочки, были подсажены культуры их собственных стволовых клеток, выращенные в лаборатории. Три четверти прооперированных восстановили зрение практически полностью – 20/20 – в течение года после вмешательства, причем результат оставался стабильным в течение 10 лет.

Оказалось также, что стволовые клетки можно использовать и в тех случаях, когда проблема не в роговице, а в сетчатке, дегенерация которой до недавнего времени считалась практически необратимой. А ведь именно она является ведущей причиной слепоты в мире. Помимо описанного выше весьма редкого заболевания амавроз Лебера, существуют также возрастная макулярная дегенерация и пигментоз сетчатки.

При дегенерации сетчатки могут страдать разные группы клеток, и в зависимости от того, какая это группа, а также от стадии дегенерации, требуются разные подходы к лечению. На начальной стадии, когда пациент еще видит, можно применить нейропротективную и генную терапии, над которыми работают специалисты клиники Мейо (Рочестер, США). Для тех же пациентов, которые уже потеряли зрение, исследователи разрабатывают метод регенерации при помощи стволовых клеток.

Сетчатка содержит два типа фоторецепторных клеток: колбочки и палочки. Палочки ответственны за восприятие формы, размеров и яркости, колбочки – за различение цветов и мелких деталей.

Исследователи уже научились превращать стволовые клетки в палочки и сейчас работают над методикой производства колбочек. Пока что эксперименты проводятся на животной модели. Если удастся вернуть зрение подопытным мышам, можно будет перейти к испытанию метода на человеческой модели.

Здесь, однако, есть существенная сложность. Даже при наличии здоровых палочек и колбочек в организме больного пациента будут все еще происходить биохимические процессы, которые изначально и привели к дегенерации клеток сетчатки, а значит, могут привести к ней опять. Чтобы преодолеть эту проблему, необходимо разработать генно-инженерные и нейропротективные технологии, способные прекратить или сильно затормозить дегенеративные процессы.

Око за зуб?

Да, именно так. Можно использовать зуб пациента, чтобы вернуть ему глаз, в котором повреждена роговая оболочка. Название этой хитрой технологии непросто выговорить: остео-одното-кератопротезирование. На первой стадии операции из зуба, удаленного у пациента, вырезается тонкая пластинка. В пластинке проделывается отверстие, в которое вставляют искусственную линзу либо цилиндр, затем конструкция вживляется под кожу пациента на срок от 2 до 4 месяцев, после чего производится имплантация комплекса в глаз пациента. Поскольку используется собственная ткань пациента, риск отторжения практически отсутствует.

Процедура была впервые разработана итальянским профессором Бенедетто Стрампелли в 1963 году, затем модифицирована его учеником Джанкарло Фальчинелли, и на сегодняшний день применена уже в нескольких сотнях случаев. Так, например, пожилая американка из штата Миссисипи в 2009 году впервые в США перенесла остео-одното-кератопротезирование из-за тяжелого поражения роговиц в результате синдрома Стивенса-Джонсона (тяжелая форма многоформной эритемы, при которой слизистые оболочки покрываются пузырями). После операции женщина была вне себя от счастья, так как впервые смогла увидеть лица своих внуков.

Бионический глаз

В 2013 году американская администрация контроля продуктов питания и медикаментов (FDA) одобрила имплантат-микрочип, разработанный группой из 30 ученых из различных научных институтов США. Такой микрочип на сетчатке получает изображение, посылаемое с очков, которые надевает пациент, через видеопроцессор, прикрепленный к ремню на поясе. Затем эта информация поступает непосредственно в мозг через оптические нервы. То, что получается в результате, нельзя назвать нормальным зрением, как нельзя сказать, что кохлеарный имплантат восстанавливает нормальный слух. Тем не менее, визуальная информация, которую обеспечивает имплантат, дает большую степень независимости людям, страдающим дегенеративными болезнями сетчатки: например, они могут без трости продвигаться по людным улицам и торговым центрам. Для тех, чье зрение полностью отсутствовало, это серьезное улучшение в качестве жизни. 

Аналогичный прибор практически одновременно с американской группой разработала немецкая компания Retina Implant. Разница заключается в том, что немецкий имплантат призван выполнить функцию фоторецепторов сетчатки без использования очков. 

В настоящее время только в США ведется 15 проектов по разработке технологий преодоления дегенеративных заболеваний сетчатки. Подобного рода исследования ведутся также в Италии, Германии, Великобритании, Японии и даже Индии. Будем надеяться, что в ближайшие десятилетия нас ждут новые научные прорывы, которые позволят тысячам людей увидеть свет.

Марина Солодовникова

Источник: Милосердие.RU

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ