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Le scimmie daltoniche ottengono la visione a colori
Le scimmie scoiattolo, che sono naturalmente daltoniche al rosso-verde, possono ottenere una visione dei colori simile a quella umana se iniettate con il gene per un fotorecettore umano. La ricerca, eseguita su animali adulti, suggerisce che il sistema visivo è molto più flessibile di quanto si pensasse in precedenza: le scimmie hanno imparato rapidamente a utilizzare le nuove informazioni sensoriali. I ricercatori sperano che questi risultati siano validi anche per gli esseri umani affetti da daltonismo e altri disturbi visivi, ampliando la gamma di malattie accecanti che potrebbero essere trattate con la terapia genica.
Combinazione di colori: Per valutare la visione dei colori nelle scimmie dopo il trattamento di terapia genica, gli scienziati hanno adattato una versione di un test comunemente usato per lo screening delle persone daltoniche. Se la scimmia identifica correttamente il punto rosso su uno sfondo grigio toccandolo sullo schermo, ottiene una ricompensa in succo.
L'osservazione principale qui è che l'animale può utilizzare questo input extra in un lasso di tempo così rapido e prendere decisioni con esso, afferma Jeremy Nathans , neuroscienziato della Johns Hopkins University di Baltimora, non coinvolto nello studio. È incredibilmente bello.
Questo è un incredibile passo avanti in termini di capacità di modificare la retina con l'ingegneria genetica, afferma David Williams , direttore del Center for Visual Science presso l'Università di Rochester a New York, che non è stato coinvolto nello studio.
La visione normale nelle scimmie scoiattolo è quasi identica al daltonismo rosso-verde negli esseri umani, rendendo le scimmie ottimi soggetti per lo studio del disturbo. La maggior parte delle persone ha tre tipi di fotorecettori a colori: rosso, verde e blu, che consentono loro di vedere l'intero spettro dei colori. Le persone con daltonismo rosso-verde, una malattia genetica che colpisce circa il 5% degli uomini e una percentuale molto più piccola di donne, non hanno la proteina sensibile alla luce per le lunghezze d'onda della luce rossa o verde. Poiché hanno solo due fotorecettori a colori, la loro visione dei colori è limitata: ad esempio, non possono distinguere una X rossa su uno sfondo verde.
Nel nuovo studio, pubblicato oggi in Natura , gli scienziati dell'Università di Washington a Seattle hanno iniettato il gene per la versione umana del fotopigmento rosso direttamente negli occhi di due animali, vicino alla retina. Il gene, che si trova all'interno di un virus innocuo spesso utilizzato per la terapia genica, è progettato in modo che diventi attivo solo in un sottoinsieme di fotorecettori verdi. Inizia a produrre la proteina del pigmento rosso circa 9-20 settimane dopo l'iniezione, trasformando quella cellula in una che risponde al colore rosso.
I ricercatori hanno esaminato le scimmie prima e dopo il trattamento, utilizzando un test molto simile a quello utilizzato per valutare il daltonismo nelle persone. Le forme colorate sono state incorporate in uno sfondo di un colore diverso e le scimmie hanno toccato lo schermo dove hanno visto la forma. I ricercatori hanno scoperto che la visione dei colori degli animali è cambiata drasticamente dopo il trattamento. La visione umana dei colori è molto buona; hai solo bisogno di un po' di tinta rossa per distinguere due sfumature, dice Jay Neitz , uno degli autori dello studio. [Gli] animali curati non sono così buoni come altri [tipi di] scimmie con una normale visione dei colori, ma sono vicini.
Entrambi gli animali descritti nello studio hanno inoltre mantenuto la loro nuova capacità sensoriale tricolore per più di due anni. E nessuno dei due ha mostrato effetti collaterali dannosi, come una reazione immunitaria alla proteina estranea. Da allora i ricercatori hanno trattato altri quattro animali, senza segni di complicazioni. I risultati sono piuttosto convincenti, afferma Gerald Jacobson, neuroscienziato dell'Università della California, a Santa Barbara, che non è stato coinvolto nello studio. C'è il potenziale per fare lo stesso per gli esseri umani.
Sono già in corso studi di terapia genica per un danno visivo più grave, chiamato amaurosi congenita di Leber, in cui una proteina anormale nei fotorecettori dei malati compromette gravemente la loro sensibilità alla luce. È probabile che sia controverso se questa ricerca debba essere convertita in un trattamento per il daltonismo umano. Penso che sarebbe un cattivo uso della tecnologia medica quando ci sono così tanti problemi più seri, dice Nathans. La variazione della visione dei colori è uno dei tipi di variazioni che rendono la vita più interessante. Si può pensare che sia una carenza, ma le persone daltoniche sono anche migliori in alcune cose, come sfondare il camuffamento. Potrebbero anche avere un'acutezza leggermente migliorata, dice.
Colore vivo: L'immagine a sinistra è alterata digitalmente per simulare come apparirebbe la scena a una persona (o scimmia) con daltonismo rosso-verde.
Tuttavia, sia Nietz che Jacobson affermano di ricevere spesso chiamate da persone daltoniche alla ricerca di cure e sperano che la ricerca possa essere utilizzata negli esseri umani.
Sembra un difetto banale per quelli di noi che non sono daltonici, ma chiude molte strade, dice Jacobson. Le persone daltoniche non possono diventare piloti commerciali, agenti di polizia o vigili del fuoco, per esempio. Le persone mi raccontano ogni giorno come si sentono a mancare perché non hanno una normale visione dei colori, dice Neitz. Ovviamente non vuoi rischiare altri aspetti della visione, ma penso che questo potrebbe arrivare a un punto in cui questo potrebbe essere fatto relativamente senza rischi.
I risultati sfidano le nozioni esistenti sul sistema visivo, che si pensava fosse cablato all'inizio dello sviluppo. Ciò è supportato, ad esempio, dal fatto che i gatti privati della vista da un occhio all'inizio della vita non ottengono mai un uso normale di quell'occhio. Le persone avevano esplorato la plasticità visiva e lo sviluppo usando la privazione in molti modi diversi, afferma Neitz. Ma nessuno è stato in grado di esplorarlo aggiungendo qualcosa che non c'era.
Questa flessibilità è importante anche per le applicazioni cliniche della tecnologia. Il fatto che le scimmie adulte possano utilizzare le loro nuove informazioni sensoriali suggerisce che le terapie geniche correttive per il daltonismo non devono essere somministrate all'inizio dello sviluppo, come alcuni temevano. Tuttavia, non è ancora chiaro se la visione dei colori sarà un esempio unico di plasticità nel sistema visivo degli adulti o uno dei tanti.
I ricercatori sperano che i risultati si dimostreranno applicabili ad altre malattie della retina. Sono già state identificate centinaia di mutazioni legate a difetti dei fotorecettori e di altre cellule retiniche, che portano a malattie come la retinite pigmentosa, una malattia degenerativa che può portare alla cecità. Tuttavia, a differenza del daltonismo, in cui il sistema visivo è intatto, salvo per il fotopigmento mancante, molte di queste malattie provocano danni alle cellule dei fotorecettori. Penso che sia difficile sapere in che modo si estrapolerà a disturbi della cecità più gravi che comportano una degenerazione più grave della retina, afferma Nathans.
La ricerca solleva anche la possibilità di aggiungere nuove funzionalità al sistema visivo, che potrebbero essere di particolare interesse per i militari. Potresti essere in grado di prendere persone con una vista normale e dare loro un pigmento per infrarossi, dice Williams. Sono sicuro che molti soldati vorrebbero avere la telecamera a infrarossi integrata nella retina.