Результаты исследования Национального института глаза в Мэриленде, США, опубликованные в журнале Cell, могут помочь разработать нейропротекторные методы лечения потери зрения при повреждении сетчатки и зрительного нерва.
Генная терапия, испытанная на мышах, оказалась перспективной в борьбе с потерей зрения при диабетической ретинопатии или глаукоме, от которых в настоящее время нет лечения.
«Наше исследование – первое, в котором демонстрируется то, что активация пути CaMKII помогает защитить ганглионарные клетки сетчатки от различных повреждений при разных формах глаукомы», — отмечает ведущий исследователь Бо Чен (Bo Chen), доцент офтальмологии и нейробиологии в Медицинской школе Икана на горе Синай в Нью-Йорке.
При глаукоме увеличивается внутриглазное давление (ВГД), и это приводит к необратимому повреждению зрительного нерва, передающего информацию с сетчатки в головной мозг. Нарушение зрения проявляется в частичной или полной потере картинки (это зависит от этапа развития болезни). Каверзность глаукомы заключается в ее трудной диагностике – человек не сразу начинает догадываться, что с его зрением что-то не так.
Как правило, глаукому диагностируют по повышенному внутриглазному давлению. Но, к сожалению, прогрессирующую потерю зрения, характерную для глаукомы, восстанавливать современная наука пока не научилась.
Генная терапия, которую предлагают ученые, основана на активации путей кальциевого модулятора CaMKII. Этот модулятор (кальмодулин-зависимая протеинкиназа II) способен регулировать клеточные процессы во всем организме, включая ганглионарные клетки сетчатки глаза. Они первыми стоят на пути света к фоторецепторам и способны на него реагировать нервными импульсами. Это необходимый механизм для «настройки» наших биологических часов. Кроме того, именно их аксоны формируют зрительный нерв, по которому информация из фоторецепторов поступает в мозг.
Исследование показало, что подавление активности модулятора CaMKII может иметь как положительный, так и отрицательный эффект на ганглионарные клетки сетчатки. Наблюдая за активностью маркера антител CaMKII, команда доктора Чена обнаружила, что передача сигналов нарушается при травмах зрительного нерва или при токсических воздействиях. Ученые предположили, что активность CaMKII значительно влияет на выживаемость ганглионарных клеток сетчатки. В таком случае активация кальциевых путей при помощи генной терапии может защитить их и предотвратить потерю зрения при глаукоме.
Предположение ученые проверили на мышах. С помощью инъекции кальциевый модулятор CaMKII ввели непосредственно в стекловидное тело глаза, наполняющее внутренность глазного яблока, к очагу поражения. Эту процедуру проводили перед токсическим воздействием (немедленное повреждение нервных клеток), а также после раздавливания зрительного нерва, приводящего к его постепенному повреждению. В обоих случаях активность CaMKII увеличилась, что способствовало сохранению ганглиозных клеток сетчатки.
Спустя 12 месяцев после токсического воздействия 77% ганглионарных клеток сетчатки у мышей, которым проводили генную терапию, сохранились. У мышей, не получавших инъекций, процент выживших клеток составил лишь 8%. В случае с раздавливанием зрительного нерва данные, полученные через шесть месяцев, также подтвердили эффективность генной терапии: 77% ганглионарных клеток сетчатки выжили у мышей, получивших лечение, в сравнении с 7% клеток у мышей из контрольной группы.
Согласно данным электроретинограммы и рисункам (паттернам) активности зрительной коры, повышение выживаемости нейронов сетчатки глаза привело к увеличению сохранности зрительной функции.
Чтобы подтвердить эффективность генной терапии, мыши прошли несколько поведенческих зрительных тестов. Мышей обучили плыть к платформе, опираясь на визуальные стимулы на мониторе компьютера. Грызуны показали свою способность воспринимать глубину благодаря врожденному рефлексу ступать на невысокую сторону обрыва. Защитную реакцию мышей проверили тестом «на приближение». При имитации угрозы мыши, подверженные генной терапии, прятались, замирали или трясли хвостом, в отличие от мышей из контрольной группы.
«Если мы сделаем ганглионарные клетки сетчатки более устойчивыми и толерантными к внешним воздействиям, вызывающим их гибель при глаукоме, они смогут жить дольше и поддерживать свою функцию», — заключают авторы.
Текст: Елизавета Калинина