Los investigadores combinan la terapia génica y las cámaras de eventos para restaurar parcialmente la visión de una persona ciega.

Imagínese quedarse ciego en el transcurso de cuarenta años: se despierta cada mañana con solo una pequeña fracción de su visión periférica, su mundo desaparece detrás de un ojo de cerradura de visión cada vez más pequeño y finalmente desaparece en las profundidades impenetrables de la ceguera de visión completa, las células fotorreceptoras de los ojos fallan. Tal fue el supuesto destino de un hombre de 58 años que había sufrido de retinitis pigmentosa durante las últimas cuatro décadas. Decidió participar en un estudio reciente realizado por investigadores de la Universidad de Basilea, el Centro Médico de la Universidad de Pittsburgh y la startup GenSight Biologics. En lugar de hundirse más en la oscura oscuridad de no ver, este paciente ha recuperado inesperadamente parte de su percepción visual gracias a una terapia biotecnológica híbrida de vanguardia conocida como optogenética.

«Creo que está naciendo un nuevo campo», dijo el profesor e investigador de la Universidad de Basilea Botond Roska a los periodistas durante una conferencia telefónica para anunciar los resultados del equipo.

Como sugiere el nombre, la optogenética fusiona la óptica y la genética y permite a los investigadores controlar neuronas in vitro individuales con luz visible. Las moléculas sensibles a la luz se introducen primero en las células del cerebro y luego se activan mediante impulsos de luz de los hilos de fibra de vidrio. La molécula convierte la luz en un impulso eléctrico que hace que la neurona a la que está unida también se incendie. Esto permite a los investigadores activar ciertas neuronas si es necesario y potencialmente influir en el comportamiento y las reacciones del sujeto.

Este método de neuromodulación se ha utilizado en neurología durante décadas para estudiar las funciones del sistema nervioso central en el rango milimétrico (un gran paso adelante desde los días y meses necesarios para producir resultados observables utilizando la ingeniería genética tradicional). En los últimos años, la optogenética se ha reutilizado como una técnica terapéutica para tratar, y posiblemente revertir, enfermedades hereditarias de la ceguera como la RP, que afecta a 1 de cada 4.000 personas nacidas en los Estados Unidos cada año.

El equipo de UPMC de la Universidad de Basilea aplicó las teorías fundamentales de la optogenética a la retina como parte de su estudio PIONEER 1 / 2a utilizando tecnología desarrollada por GenSight Biologics. Es un enfoque de dos vertientes que utiliza componentes biológicos y tecnológicos. En el biósido, los investigadores primero apuntaron a las células ganglionares de la retina del paciente para obtener una terapia génica que las hiciera fotoactivables. Por lo general, las células ganglionares no son sensibles a la luz (este es un trabajo para los bastones y conos) y simplemente transportan la carga eléctrica generada por estas células fotorreceptoras al nervio óptico. Sin embargo, dado que RP ya había dañado y destruido las varillas y clavijas del paciente, estos ganglios tuvieron que modificarse para proporcionar un rendimiento doble.

Para ello, el equipo de investigación insertó un gen aislado de un alga verde sensible a la luz en uno de los ojos del paciente (léase: inyectado). Este gen codifica la canalrodopsina fotoactivable llamada ChrimsonR y se dirigió a las células ganglionares utilizando un vector de adenovirus modificado.

«Estas proteínas son muy especiales», dijo el Dr. José-Alain Sahel, distinguido profesor y presidente del Departamento de Oftalmología de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh, cofundador de Gensight Biologics y codirector del estudio PIONEER Engadget. “Fueron descubiertos a finales de la década de 1990 y principios de la de 2000. Estas proteínas se encuentran en las algas, atrapan la luz y desencadenan una respuesta eléctrica que permite que las algas se acerquen o se retiren de la luz. Es una sola proteína, por lo que es una respuesta muy rápida. «

Los ganglios tardaron unos meses en producir una cantidad suficiente de Chrimson® y estabilizarse en las células. Una vez que esto sucedió, las células ganglionares podían sentir la luz y llevar la carga eléctrica subsiguiente hasta el nervio óptico, evitando por completo los bastones y conos inútiles.

Aquí es donde entra en juego el aspecto técnico. ChrimsonR responde mejor a la luz con una longitud de onda de 590 nm (ámbar), y esa luz debe ser brillante para activar la proteína, mucho más brillante de lo que la luz ambiental generalmente puede producir. «No reacciona a condiciones de poca luz y no se adapta a diferentes condiciones de luz en la retina normal», se quejó Sahel.

Como resultado, Gensight ha desarrollado gafas protectoras patentadas que recopilan datos de imagen de una cámara de eventos integrada y emiten luz de onda de alta intensidad de 590 nm directamente en los ojos del paciente. «Desarrollamos una cámara de inspiración biológica que funciona en cada píxel detectando cambios en la sensibilidad a la luz», dijo Sahel. “Estas cámaras pueden detectar cambios muy pequeños, pueden trabajar con valores aplicados bajos y valores de luz altos. Trabajamos píxel a píxel y procesamos la imagen en tiempo real. «

El paciente comenzó a hacer ejercicio con el auricular cinco meses después de recibir la inyección. «El primer paso es entrenar al paciente para que se ajuste las gafas a la retina para asegurarse de que el rayo esté bien alineado», continuó, «y entrenar al paciente para que comprenda lo que está viendo cuando ve algo».

Siete meses después, hubo una mejora notable en su percepción visual. Con sus gafas protectoras, el paciente localizó y tocó un cuaderno grande y un estuche pequeño de lápices que estaban sobre una mesa frente a él en el 92 por ciento y el 36 por ciento de los casos, respectivamente. También contó el número de tazas colocadas sobre la mesa con una precisión del 63 por ciento. Sin la ayuda de sus gafas protectoras, el paciente completó estas tareas con cero por ciento de éxito.

Además, las mediciones de EEG tomadas durante estos estudios mostraron una mayor actividad en la corteza visual del paciente, lo que sugiere que su cerebro en realidad estaba «viendo» lo que estaba mirando. El paciente incluso informó que al probar los auriculares fuera del laboratorio, pudo ver las rayas blancas de un paso de cebra.

«Mucha gente pensó que no funcionaría en humanos», dijo Sahel. “Muchos de los principales científicos en optogenética han pensado [this technique] Sería genial como herramienta para comprender cómo funciona el cerebro y cómo [neural] Las conexiones funcionan, pero no pensaron que funcionaría con los pacientes … Es realmente un hito, nos dice que estamos en el camino correcto. «

El estudio PIONEER actual es un comienzo muy preliminar para el desarrollo de la terapia. En este punto, los investigadores buscan principalmente métricas de seguridad básicas y eligen las dosis biológicas óptimas. Un puñado de otros pacientes han recibido sus inyecciones de vectores, pero aún necesitan capacitación sobre los auriculares debido a problemas derivados de la pandemia de COVID. Sahel espera corregir esto en un futuro cercano mientras GenSight trabaja en la replicación de mejoras en los propios auriculares. La cámara de eventos utilizada en las gafas actuales se ve obstaculizada por su baja resolución. “Así que estamos trabajando en gafas de seguridad con una resolución más alta”, dijo Sahel, comprobando la integración de un sistema de seguimiento ocular, “para que la alineación con el ojo sea mejor. «

Por supuesto, si es un poco aprensivo acerca de una versión genéticamente modificada del resfriado común que se inyecta en las partes gelificadas de su ojo interno, no se preocupe, ya que este es solo uno de los innumerables tratamientos tecnológicos desarrollados para tratar la RP y otros. enfermedades hereditarias. El sistema de prótesis cortical visual Orion desarrollado por Second Sight Medical Products ofrece una configuración similar de gafas con cámara, con Depredador Visión nada menos, aunque se deben insertar sondas delgadas en su cerebro y, en su lugar, se debe implantar una unidad de control en su cráneo. Sí, de repente esa toma ya no se ve tan mal, ¿verdad?