Ученые обнаружили, что поврежденная сетчатка взрослого глаза может обладать гораздо большей способностью к восстановлению, чем считалось раньше. В эксперименте однократная генотерапия не только остановила ухудшение зрения, но и помогла заново сформировать поврежденные нервные связи.
Исследование проводилось на собаках с редким наследственным нарушением зрения, связанным с дефектными копиями гена CaBP4. Этот ген отвечает за производство белка, необходимого для передачи химических сигналов в сетчатке. При его нарушении зрение ухудшается еще с детства.
Исследователи из Университета штата Мичиган обнаружили такую мутацию у группы собак породы уиппет. В сетчатку животных ввели безвредный вирус, несущий исправную копию гена.
Результат оказался заметным. Зрение собак значительно улучшилось, особенно при слабом освещении, где недостаток белка CaBP4 проявляется наиболее сильно.
Но ученых особенно заинтересовало другое. После лечения изменялась не только работа глаза, но и сама структура сетчатки.
В обработанных участках повреждение тканей происходило медленнее. Значительно увеличилась наружная плексиформная область сетчатки, в которой располагаются важные соединения между зрительными клетками. Также выросли синаптические ленты внутри светочувствительных клеток — структуры, участвующие в передаче сигналов.
При нарушении работы CaBP4 нормальное развитие этих элементов оказывается заторможено.
Исследователи сравнивают генетическую мутацию с ошибкой в чертеже здания: инструкция становится неправильной, из-за чего формируется дефектная конструкция. Генотерапия, по их словам, фактически предоставляет клеткам исправленный вариант инструкции.
«Мы смогли показать три независимых структурных изменения, свидетельствующих о пластичности взрослой сетчатки. Не только появились новые компоненты, но и были исправлены уже существовавшие нарушения», — рассказала ветеринарный офтальмолог Билли Беквит-Коэн из Университета штата Мичиган.
Особенно важно, что восстановление происходило уже во взрослом возрасте. Ранее способность нервных клеток млекопитающих исправлять подобные нарушения считалась крайне ограниченной.
Сканирование сетчатки показало восстановленные нервные соединения даже спустя два года после лечения. В целом животных наблюдали до трех лет, и эффект сохранялся.
По словам исследователей, генотерапия смогла не просто улучшить функцию сетчатки, но и приблизить ее строение к нормальному. Слой, который изначально сформировался неправильно, увеличился, а синаптические структуры продолжили созревать и удлиняться.
Это означает, что нервная сеть сетчатки сохраняет способность к значительной перестройке даже после завершения развития организма.
Пока неизвестно, сможет ли тот же метод работать у людей. Однако исследователи считают полученные результаты обнадеживающими.
Само нарушение гена CaBP4 встречается редко как у людей, так и у собак. Но значение открытия может оказаться шире. Если взрослые нервные сети способны перестраиваться после генотерапии, аналогичные принципы потенциально можно будет изучать и при других повреждениях нервной системы.
Исследователи также намерены подробнее изучить роль кальциевых сигналов, которыми управляет белок CaBP4, в обмене информацией между клетками глаза.
«Наши результаты показывают восстановление зрительной функции у собак с тяжелыми нарушениями электрической активности и синаптических соединений. Мы установили, что наружная плексиформная область сетчатки обладает выраженной пластичностью, а синаптические ленты способны созревать и удлиняться после генотерапии даже во взрослом возрасте», — пишут авторы.
Исследование опубликовано в журнале Molecular Therapy Advances.
