Nel primo test umano di optogenetica, i medici mirano a restituire la vista ai ciechi

Se tutto andrà secondo i piani, il mese prossimo un chirurgo in Texas utilizzerà un ago per iniettare virus carichi di DNA di alghe fotosensibili nell'occhio di una persona legalmente cieca con la scommessa che potrebbe far vedere di nuovo al paziente, se solo in bianco e nero sfocato.

Lo studio, patrocinato da una startup chiamata Terapia RetroSense , di Ann Arbor, Michigan, dovrebbe essere il primo test umano di optogenetica, una tecnologia sviluppata nei laboratori di neuroscienze che utilizza una combinazione di terapia genica e luce per controllare con precisione le cellule nervose.

Il processo, a cura dei medici del Fondazione Retina del sud-ovest , coinvolgerà fino a 15 pazienti con retinite pigmentosa, una malattia degenerativa in cui le cellule specializzate dei fotorecettori fotosensibili nell'occhio muoiono, causando lentamente la cecità. Lo scopo del trattamento è quello di ingegnerizzare il DNA di diverse cellule della retina, chiamate cellule gangliari, in modo che possano rispondere alla luce, inviando segnali al cervello.

Lo studio del Texas sarà seguito da vicino da neuroscienziati che sperano di utilizzare eventualmente l'optogenetica all'interno del cervello umano per curare il Parkinson o gravi malattie mentali. Questa sarà una miniera d'oro di informazioni sulla realizzazione di studi di optogenetica sugli esseri umani, afferma Antonello Bonci, neuroscienziato che è direttore scientifico del programma di ricerca intramurale presso il National Institute on Drug Abuse di Baltimora.

I pazienti che hanno la retinite pigmentosa perdono la visione periferica e notturna prima di diventare ciechi. I candidati allo studio RetroSense non saranno in grado di vedere molto più di una mano che si muove davanti al loro viso. Il CEO di RetroSense, Sean Ainsworth, dice che spera che dopo il trattamento i pazienti vedranno tavoli e sedie o forse leggeranno grandi lettere.

L'optogenetica è stata sviluppata dieci anni fa nei laboratori di neuroscienze come un modo per controllare con precisione l'attività delle cellule nervose. Funziona aggiungendo le istruzioni del DNA per una proteina fotosensibile, la channelrhodopsin, che le alghe usano per percepire la luce solare e muoversi verso di essa. Aggiunto a un nervo, provoca l'attivazione della cellula quando viene esposta a una specifica lunghezza d'onda della luce.

La tecnologia sta già aiutando gli scienziati a compiere rapidi progressi nella comprensione di quali cellule cerebrali sono alla base del movimento, della motivazione, del dolore e di molte altre funzioni cerebrali di base negli animali. In un esperimento, i ricercatori della Stanford University guidati da Karl Deisseroth, uno degli inventori dell'optogenetica, hanno scoperto che potevano attivare e disattivare la sensazione di paura nei topi sparando luce attraverso un cavo in fibra ottica a specifiche cellule del loro cervello.

RetroSense è stata fondata nel 2009 per commercializzare la ricerca condotta da Zhuo-Hua Pan, un esperto di visione della Wayne State University che ha capito che l'occhio potrebbe essere il luogo più semplice per utilizzare l'optogenetica. A differenza del cervello, l'occhio è trasparente e sensibile alla luce ed è molto più facile da trattare con la terapia genica. Non sono necessari hardware o cavi in ​​fibra ottica aggiuntivi, poiché la luce risplende direttamente sulla retina.

L'occhio ha due tipi di cellule fotorecettrici. I coni, così chiamati per la loro forma, sono responsabili della visione dei colori. Le canne rispondono alla luce di notte. Entrambi reagiscono ai fotoni in arrivo generando un segnale elettrico che viene trasmesso attraverso una successione di cellule nervose al nervo ottico e quindi al cervello.

Per superare la perdita di fotorecettori, la strategia ideata da Pan e adottata da RetroSense funziona iniettando virus carichi di DNA di alghe al centro dell'occhio. Il loro obiettivo è lo strato più superficiale di cellule nella retina, chiamato gangli. Una volta che iniziano a produrre la proteina fotosensibile, le cellule gangliari dovrebbero attivarsi in risposta alla luce .

Pan si aspetta che il trattamento generi almeno 100.000 cellule sensibili alla luce nella retina. Ciò potrebbe tradursi in una visione sostanziale. Finora, l'unica tecnologia commerciale per ripristinare la vista limitata ai non vedenti è un impianto elettrico chiamato Argus II che trasmette video da una telecamera a un foglio di 60 elettrodi cuciti all'interno della retina, ma fornisce solo pochi pixel di informazioni visive a un tempo.

La proteina delle alghe ha alcune limitazioni. Uno è che risponde solo alla componente blu della luce naturale. Di conseguenza, RetroSense si aspetta che i pazienti sperimentino una visione monocromatica. Forse il cervello lo elaborerà come in bianco e nero, dice Ainsworth. I pazienti potrebbero percepire un oggetto che non riflette alcuna luce blu come nero.

La speculazione su ciò che le persone vedranno o non vedranno e su come sarà quell'esperienza soggettiva deriva dai risultati degli studi sui topi ciechi. Jens Duebel , che guida un gruppo che studia il restauro della visione optogenetica presso il Istituto della vista , a Parigi, afferma che dopo il trattamento i topi ciechi muoveranno la testa per seguire un'immagine ed eviteranno anche una luce intensa se tenuti in una scatola buia, proprio come fanno i topi sani.

Poiché la proteina delle alghe non è sensibile alla luce come una normale retina, Duebel pensa che i pazienti possano vedere alla luce esterna ma non molto bene all'interno. Duebel è associato a GenSight biologici di Parigi, un'azienda che ha sviluppato un paio di microproiettori montati su occhiali che pensa potrebbero superare questo problema. Gli occhiali convertono un feed video in lunghezze d'onda della luce a cui può rispondere una retina geneticamente modificata. L'azienda francese rimane a pochi anni dall'inizio di una sperimentazione clinica della sua tecnologia, afferma Duebel.

Altri trattamenti che utilizzano l'optogenetica sono in fase di sviluppo. Una società californiana, Circuit Therapeutics, sta sviluppando un trattamento optogenetico per il dolore cronico. Il circuito è finanziato anche dal Fondazione Michael J. Fox per la ricerca sul Parkinson , che vuole determinare se è possibile controllare i tremori di Parkinson utilizzando una fonte di luce all'interno del cervello. Finora, questo è stato ottenuto con farmaci o elettrodi impiantati.

Bonci afferma che prima che l'optogenetica possa essere utilizzata terapeuticamente nel cervello, i ricercatori avranno bisogno di maggiori informazioni su quali cellule prendere di mira. Ma mancano cinque anni, non 20 anni, dice.

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