Naučnici testiraju holografske tehnike za vraćanje vida

 

Ilustracija šematskog dizajna za naočale s holografskom protezom. (Credit: Roman Kanevsky, Inna Gefen & Shy Shoham)

Ilustracija šematskog dizajna za naočare s holografskom protezom. ( Credit : Roman Kanevski, Inna Gefen & Shi Shoham )

Naučnici pod vođstvom profesora biohemijskog inženjerstva Shija Shoham s Technion - Israel Instituta za tehnologiju, testiraju mogućnosti holografije u veštačkom stimulisanju stanica u oku, te se nadaju da će razviti novu strategiju za osmišljavanje bioničkog vida.

Računarsko generisana holografija se može koristiti u kombinaciji sa novom tehnologijom optogenetike, koja koristi gensku terapiju da opskrbi oštećene ćelije mrežnjače s proteinima koji su osetljivi na svetlo. Kod stanja poput retinis pigmentosa ( RP ) - stanje koje pogađa jednu na četiri hiljade osoba u SAD - u, stanice osetljive na svetlo propadaju i to dovodi do slepila.

" Osnovna ideja optogenetike jest da se izdvoje proteini osetljivi na svetlo iz nekog drugog organizma, obično iz alge ili bakterije, te da se umetnu u ciljanu ćeliju i na taj se način tu stanicu ponovo učini osetljivom na svetlo ", objašnjava Shoham.

Intenzivni impulsi svetlosti pomažu pri aktivaciji nervnih ćelija koje su tretirane ovakvim oblikom optogenetske terapije. No, Shoham kaže da istraživači širom sveta i dalje tragaju za najboljim načinom prikazivanja svetlosnih obrazaca kako bi ih mrežnjača videla ili reagovala na najnormalniji mogući način.

Plan istraživanja uključuje razvijanje protetskih slušalica ili okulara koje bi osoba mogla nositi, a koji bi prevodili vizuelne scene u obrasce svetlosti koji bi stimulisali genetski promenjene ćelije. U svom radu su u časopisu " Nature Communications " naučnici Technion objasnili kako bi se svetlo iz računarsko generisane holografije moglo koristiti kako bi se stimulisale popravljene stanice mrežnjače kod miševa. Ključ je, kažu, u korišćenju svetlosnog stimulansa koji je intenzivan, precizan i koji može podstaći aktivnost više stanica odjednom.

" Holografija je korisna u ovom slučaju jer je relativno precizna i intenzivna ", kaže Shoham. " A te dve stvari treba da biste videli. "
Istraživači su se okrenuli holografijom nakon što su istražili i druge mogućnosti, poput laserskih deflektora i digitalnih ekrana koji se koriste u mnogim prenosnim projektorima, kako bi stimulisali oštećene ćelije mrežnjače. No, obe su metode imale nedostatke. Digitalni ekrani mogu stimulisati mnoge nervne ćelije odjednom, ali imaju malen intenzitet svetla i vrlo malu efikasnost svetla. Genetski obnovljene stanice su manje osetljive na svetlo nego normalne, zdrave ćelije mrežnjače, pa bi bilo bolje da postoji jarki izvor svetlosti, poput lasera, kako bi se aktivirale.

" Laseri imaju intenzitet, ali ne mogu pružiti paralelnu projekciju koja bi istovremeno simulirala sve stanice koje su potrebne da bi se videla celovita slika ", objašnjava Shoham. " Pomoću holografije koristimo najbolje iz oba područja, lasera i digitalnih ekrana. "

Istraživači su testirali potencijal holografskog stimulisanja stanica mrežnjače u laboratoriji, te su preduzeli neke preliminarne prilagođavanja tehnologije kako bi je upotrebili na živim miševima sa oštećenim ćelijama mrežnjače. Eksperimenti su pokazali da holografija može pružiti pouzdanu i istovremenu stimulaciju više stanicu u milisekundi. Ali ugradnja holografskih proteza kod ljudi je stvar daleke budućnosti, upozorava Shoham. Njegov tim istražuje druge načine aktiviranja oštećenih nervnih ćelija, osim optogenetike. Na primer, takođe su eksperimentisali sa ultrazvukom kako bi aktivirali tkivo mrežnjače i mozga.

Shoham nastavlja : " Holografija sama po sebi predstavlja vrlo zanimljiv put prema trodimenzionalnim stimulacijama, koje ne koristimo toliko u mrežnjači, ali je vrlo zanimljivo u drugim projektima u kojima je dopušteno stimulisanje tkiva mozga. "

Sredinom februara, Uprava za hranu i lekove u SAD - u ( engl.Food and Drug Administration - FDA ) je odobrila prvu veštačku mrežnjaču i protezu mrežnjače, koja radi na drugačiji način nego ona iz Technion projekta. Uređaj koji je odobrila Uprava za hranu i lekove, imenom Argus II, koristi veštačku mrežnjaču koja se sastoji od elektroda i protezu nalik staklu kako bi se svetlosni signali prenijeli do elektroda.

" Smatram da je Shijev laboratorija postupio vrlo pametno kad je iskušavao mnoge metode vraćanja vida ", komentira Eial Margalit, specijalista za bolesti mrežnjače na Medicinskom fakultetu Univerziteta u Nebraski. Dr Margalit nastavlja kako su istraživači širom sveta u potrazi za načinima na koje bi mogli zameniti oštećene ćelije mrežnjače matičnim ćelijama, ili kako bi transplantirali cele slojeve zdravih ćelija mrežnjače, te u nekim slučajevima čak iu potpunosti zaobišli oko i direktno stimulisati koru mozga kako bi se vratio izgubljeni vid.

Shohamovi koautori su dr Inna Reutski - Gefen, Lior Golan, dr Nairouz Farah, Adi Schejter, Limor Tsur, and dr Inbar Brosh.

Izvor: American Technion Society, Znanost