Новое лекарство от слепоты превращает «незрячие» нейроны в светочувствительные

Особая молекула прикрепляется к ионным насосам нейронов, заставляя их реагировать на свет. Вот так обычные нейроны могут становиться светочувствительными, замещая погибшие палочки и колбочки.

При заболеваниях вроде пигментной дистрофии или макулярной дегенерации сетчатки отмирают светочувствительные клетки — палочки и колбочки, и человек слепнет. Как это лечить, учёные думают давно; большой популярностью пользуется генетические методы или методы с использованием стволовых клеток. В первом случае предлагается внедрять гены светочувствительных белков в изначально «слепые» нейроны сетчатки, во втором — замещать погибшие палочки и колбочки с помощью стволовых клеток.

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли (США) предлагают иной подход, более традиционный, но потому и более удобный. Когда свет попадает на фоторецепторы, особые светочувствительные белки сигналят ионным насосам, которые перекачивают ионы с наружной поверхности клеточной мембраны и обратно. Возбуждение импульса начинается с такого перераспределения ионов; затем этот импульс распространяется дальше по зрительным нейронам в мозг.

Учёные синтезировали вещество AAQ (acrylamide-azobenzene-quaternary ammonium), которое взаимодействует с калиевыми насосами нейронов сетчатки, делая их чувствительными к свету. Нейроны, которые раньше не реагировали на свет, начинают работать, подобно палочкам и колбочкам. AAQ, таким образом, служит чем-то вроде фотореле.

В статье, опубликованной в журнале Neuron, исследователи описывают эксперименты с мышами: животные несли мутацию, которая вызывала гибель фоторецепторов сетчатки в течение нескольких месяцев. После того как слепым мышам вводили лекарство, их зрачки начинали реагировать на свет, а сами животные стали избегать ярко освещённых мест: типовое поведение для грызунов, которое, однако, было бы невозможным, оставайся они слепыми.

Такое лекарство выглядит не столь эффектно, как генотерапия или стволовые клетки, но, как ни странно, допускает бóльшую гибкость в применении. Молекулярная запчасть к ионным насосам может быть дозирована строго в соответствии с потребностями; от неё можно отказаться в любой момент или, наоборот, увеличить дозу. С AAQ это делать проще, чем в случае генетического вмешательства в нейроны сетчатки или высадки стволовых клеток.

Впрочем, заметим, что пока учёным известны не все свойства этого соединения. Например, было обнаружено, что сине-зелёные световые волны активируют его на более продолжительный срок, чем другие. И после такой активации молекула сама отключается после наступления темноты. Словом, прежде чем наступит стадия клинических испытаний, авторам работы предстоит узнать об этом веществе буквально всё.

Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Беркли.

Особая молекула прикрепляется к ионным насосам нейронов, заставляя их реагировать на свет. Вот так обычные нейроны могут становиться светочувствительными, замещая погибшие палочки и колбочки.

При заболеваниях вроде пигментной дистрофии или макулярной дегенерации сетчатки отмирают светочувствительные клетки — палочки и колбочки, и человек слепнет. Как это лечить, учёные думают давно; большой популярностью пользуется генетические методы или методы с использованием стволовых клеток. В первом случае предлагается внедрять гены светочувствительных белков в изначально «слепые» нейроны сетчатки, во втором — замещать погибшие палочки и колбочки с помощью стволовых клеток.

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли (США) предлагают иной подход, более традиционный, но потому и более удобный. Когда свет попадает на фоторецепторы, особые светочувствительные белки сигналят ионным насосам, которые перекачивают ионы с наружной поверхности клеточной мембраны и обратно. Возбуждение импульса начинается с такого перераспределения ионов; затем этот импульс распространяется дальше по зрительным нейронам в мозг.

Учёные синтезировали вещество AAQ (acrylamide-azobenzene-quaternary ammonium), которое взаимодействует с калиевыми насосами нейронов сетчатки, делая их чувствительными к свету. Нейроны, которые раньше не реагировали на свет, начинают работать, подобно палочкам и колбочкам. AAQ, таким образом, служит чем-то вроде фотореле.

В статье, опубликованной в журнале Neuron, исследователи описывают эксперименты с мышами: животные несли мутацию, которая вызывала гибель фоторецепторов сетчатки в течение нескольких месяцев. После того как слепым мышам вводили лекарство, их зрачки начинали реагировать на свет, а сами животные стали избегать ярко освещённых мест: типовое поведение для грызунов, которое, однако, было бы невозможным, оставайся они слепыми.

Такое лекарство выглядит не столь эффектно, как генотерапия или стволовые клетки, но, как ни странно, допускает бóльшую гибкость в применении. Молекулярная запчасть к ионным насосам может быть дозирована строго в соответствии с потребностями; от неё можно отказаться в любой момент или, наоборот, увеличить дозу. С AAQ это делать проще, чем в случае генетического вмешательства в нейроны сетчатки или высадки стволовых клеток.

Впрочем, заметим, что пока учёным известны не все свойства этого соединения. Например, было обнаружено, что сине-зелёные световые волны активируют его на более продолжительный срок, чем другие. И после такой активации молекула сама отключается после наступления темноты. Словом, прежде чем наступит стадия клинических испытаний, авторам работы предстоит узнать об этом веществе буквально всё.

Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Беркли.