אורו עיניו!
29/03/2022
בניסוי חדשני הצליחו חוקרים לשפר ראייה של מטופל שהתעוור כמעט לגמרי בשל מחלה ניוונית של הרשתית, באמצעות הנדסה גנטית ומשקפיים מיוחדים.
אצל בני אדם, הרשתית נמצאת בחלק האחורי של גלגל העין. היא מורכבת ממספר שכבות דקות של תאים (ראו איור), ובהן שכבה של פוטורצפטורים (תאים המגיבים לאור שכתבנו עליהם [1]; פוטו – אור, רצפטור – קולטן), אשר קולטת את החזרי האור מהעולם. במצב תקין הפוטורצפטורים מגיבים לאור בעוצמות שונות, ועל הרשתית מתקבלת תמונה של החזרי אור בהתאם לפוטורצפטורים הפועלים. הפוטורצפטורים מעבירים דחף עצבי לשכבת התאים הבאה בתור, וכך הלאה – עד לאזורי עיבוד הראיה במוח, אשר הופכים את האות העצבי לתמונה ברורה.
מבנה הרשתית Created with Biorender (Biorender.com)
במאמר שהתפרסם בכתב העת Nature Medicine במאי האחרון [2], מתוארות תוצאות של ניסוי קליני ראשון מסוגו, שבו השתמשו בכלים של הנדסה גנטית ובמשקפיים מיוחדים כדי להשיב ראייה חלקית לאדם שהתעוור לפני ארבעים שנה בשל רטינטיסיס פיגמנטוזה.
רטינטיסיס פיגמנטוזה היא מחלת עיניים תורשתית, שגורמת לניוון של הפוטורצפטורים. בשלב הראשון מתנוונים הפוטורצפטורים המשמשים בעיקר לראיית לילה ולזיהוי תנועה בצידי שדה הראייה. בשלב השני נפגעת גם ראיית היום, עד לעיוורון מוחלט בחלק מהמקרים [3]. הפוטורצפטורים, המתנוונים במחלה, הם שכבת התאים הראשונה ברשתית, לכן חיפשו החוקרים דרך להקנות רגישות לאור לתאים שבשכבה הבאה, תאי הגנגליון, כדי שימלאו את מקומה של השכבה שנפגעה.
כדי להקנות לתאים אשר אינם פוטורצפטורים רגישות לאור, השתמשו באופטוגנטיקה (כתבנו עליה בעבר [4]). בשיטה זו נעזרים בהנדסה גנטית כדי לגרום לתאים לבטא חלבונים רגישים לאור, אשר יגרמו לתא להעביר דחף עצבי לתא שאחריו בעקבות קליטה של אור באורך גל מסוים. החוקרים השתמשו בנגיף שהוזרק באופן ממוקד לעין החולה, כדי להחדיר את הגנים הרצויים לרשתית שלו. היכולת הטבעית של נגיפים להחדיר גנים לתאים נמצאת בשימוש נרחב בעולם המחקר, אך עד כה כמעט שלא נבחנה בבני אדם. לכן, אחת ממטרות המחקר הייתה לבדוק את הבטיחות של שימוש בנגיפים לתרפיה גנטית בבני אדם.
כפי שצוין, הכלים האופטוגנטיים מגיבים לרוב לאורך גל מסוים (בפשטות, אור בצבע מסוים), ולכן היה לחוקרים אתגר נוסף: כיצד לתרגם את התמונה המתקבלת על הרשתית, המורכבת מהחזרי אור באורכי גל שונים? כלומר, גם אם יצליחו לגרום לתאים להגיב לאורך גל מסוים באמצעות הטיפול, התמונה שתתקבל על הרשתית תכלול רק את אורך הגל הזה, ולכן הראייה תהיה חלקית. בעיה נוספת נעוצה בעוצמת האור בעולם האמיתי, שאינה אחידה, ואין ביטחון כי תמיד תהיה חזקה מספיק להפעלת הכלי האופטוגנטי שהוחדר לעין.
הפתרון לבעיה זו היה הנדסי: משקפיים עם מצלמה, אשר ממירים את התמונה מהעולם האמיתי לפולסים של אור באורך גל אחיד ועוצמה אחידה, ומעבירים אותה אל הרשתית. לטיפול נבחר אורך גל אדום, משום שבאורך גל זה קיים כלי אופטוגנטי יעיל, וכן והוא מזיק לעין פחות מאורכי גל אחרים, כחול לדוגמה.
תוצאותיו של הניסוי פורץ הדרך היו מדהימות ומרגשות. כאשר השתמש במשקפיים, הצליח המטופל, שהיה עיוור במשך ארבעים שנה, לאתר חפצים שונים שהונחו לפניו. יש לציין כי ההצלחה שלו לא הייתה מיידית, ונדרשה לו תקופה של אימון והסתגלות למשקפיים. לצורך בתקופת הסתגלות יכולות להיות סיבות שונות: ייתכן כי מוח שלא עיבד תמונה במשך ארבעים שנה זקוק לתרגול, ואולי נדרש לימוד איך לעבד את התמונה, שמתקבלת באופן שונה במקרה זה.
בבדיקת EEG (רישום פעילות חשמלית של המוח באופן לא פולשני) שנעשתה למטופל בזמן השימוש במשקפיים, נצפתה פעילות באזורי הראייה במוחו, פעילות שהשתנתה בהתאם לנוכחות או היעדר של עצם בשדה הראייה.
בנוסף לבחינת הביצועים הקשורים לראייה, להתמצאות ולתפקוד אזורי הראייה במוח, עקבו החוקרים במשך כמה חודשים אחר בריאות המטופל והעין שהוזרקו לה נגיפים, כדי לוודא כי ההליך אכן בטוח. המעקב כלל בדיקה של מדדי החיוניות של המטופל ושל תפקוד ליבו, וכן ניטור מצבה של העין שטופלה, כדי לוודא שאין שינוי ברשתית ושלא מתפתחת דלקת בעקבות הזרקת הנגיפים. המעקב הראה כי לא נגרם נזק למטופל, לא מהזרקת הנגיפים ולא משימוש במשקפיים המיוחדים במשך חודשים.
הניסוי החדשני מקדם אותנו לעבר שתי מטרות חשובות ביותר. המטרה הראשונה, הספציפית יותר, היא מתן מענה לחולים הסובלים מרטינטיטיס פיגמנטוזה, שעד כה לא היה טיפול יעיל עבורם. המטרה השנייה והכללית יותר היא שימוש בטוח בתרפיה גנטית ובכלים אופטוגנטיים בבני אדם. בימים אלו מפותחים כלים רבים אשר מבוססים על תרפיה והנדסה גנטיות, שיוכלו להציע טיפול במצבים שלא קיבלו מענה עד היום.
עריכה: סמדר רבן
מקורות והרחבות:
[2] המאמר: Sahel, José-Alain, et al. "Partial recovery of visual function in a blind patient after optogenetic therapy." Nature Medicine (2021): 1-7.
[3] מאמר על רטיניטיס פיגמנטוזה והטיפול בה: Shintani, Kelly, Diana L. Shechtman, and Andrew S. Gurwood. "Review and update: current treatment trends for patients with retinitis pigmentosa." Optometry-Journal of the American Optometric Association 80.7 (2009): 384-401.
דוקטורנט לנוירוביולוגיה במכון ויצמן. חוקר מנגנונים של זיכרון ארוך טווח.
