بخشی از بینایی با ژن‌درمانی و عینک هوشمند بازگشت
گروه علمی و فناوری برنا/ دانشمندان با ترکیب ژن‌درمانی و عینک‌های ویژه موفق شدند در برخی افراد مبتلا به نابینایی پیشرفته ارثی، توانایی تشخیص نور و شناسایی یا مکان‌یابی اشیا را بهبود دهند. این رویکرد آزمایشی بدون ترمیم سلول‌های آسیب‌دیده حساس به نور به سلول‌های باقی‌مانده شبکیه امکان پاسخ‌گویی به نور را می‌دهد.
پژوهشگران در یک مطالعه بالینی بین‌المللی روی ۱۰ فرد مبتلا به مراحل پیشرفته بیماری رتینیت پیگمنتوزا (Retinitis Pigmentosa) رویکردی مبتنی بر ترکیب ژن‌درمانی و عینک‌های تخصصی را بررسی کردند که توانست در تعدادی از شرکت‌کنندگان حساسیت به نور و برخی عملکرد‌های بینایی را بهبود دهد.
در این مطالعه هفت نفر از ۱۰ شرکت‌کننده افزایش حساسیت به نور را تجربه کردند که این بهبود در شش نفر از نظر بالینی معنادار بود. همچنین چهار نفر از هشت شرکت‌کننده‌ای که آزمایش‌های رفتاری بینایی را تکمیل کردند در توانایی تشخیص یا مکان‌یابی اشیا پیشرفت نشان دادند.
اگرچه این روش نتوانست بینایی طبیعی را به بیماران بازگرداند برخی از شرکت‌کنندگان پس از درمان توانستند نشانه‌های بصری را بهتر تشخیص دهند و در انجام فعالیت‌هایی مانند پیدا کردن اشیا یا تشخیص محل قرارگیری یک درگاه عملکرد بهتری داشته باشند. این نتایج نشان می‌دهد که رویکرد جدید ممکن است در آینده به توسعه روش‌هایی برای بهبود استقلال و توانایی حرکت در محیط در افراد مبتلا به نابینایی پیشرفته کمک کند.
تبدیل سلول‌های باقی‌مانده شبکیه به آشکارساز‌های نور
رتینیت پیگمنتوزا یک بیماری ارثی چشم است که به‌تدریج عملکرد گیرنده‌های نوری شبکیه را مختل می‌کند. این گیرنده‌ها سلول‌هایی هستند که نور را دریافت می‌کنند و امکان تبدیل اطلاعات نوری به پیام‌های عصبی را فراهم می‌سازند. با پیشرفت بیماری این سلول‌ها عملکرد خود را از دست می‌دهند و در نتیجه بینایی فرد به‌شدت کاهش می‌یابد.
جهش در بیش از ۱۰۰ ژن مختلف می‌تواند موجب بروز این بیماری شود. همین تنوع ژنتیکی، توسعه درمان‌هایی را که هرکدام تنها یک نقص ژنتیکی مشخص را هدف قرار می‌دهند، دشوار می‌کند؛ زیرا یک روش درمانی واحد لزوما برای همه بیماران مبتلا به این بیماری قابل استفاده نیست.
پژوهشگران در روش جدید از رویکردی به نام ژن‌درمانی اپتوژنتیک (Optogenetic Therapy) استفاده کردند. این فناوری به‌جای تلاش برای ترمیم گیرنده‌های نوری آسیب‌دیده سلول‌های دیگری را در شبکیه هدف قرار می‌دهد که می‌توانند حتی پس از ازکارافتادن گیرنده‌های نوری زنده بمانند.
در این روش سلول‌های گانگلیونی شبکیه که در انتقال اطلاعات بصری از شبکیه به مغز نقش دارند به‌گونه‌ای تغییر داده می‌شوند که بتوانند به نور پاسخ دهند. هدف این است که با ایجاد حساسیت نوری در این سلول‌ها بخشی از مسیر انتقال اطلاعات بصری دوباره فعال شود.
نحوه عملکرد ژن‌درمانی و عینک‌های ویژه
در جریان مطالعه به هر یک از شرکت‌کنندگان یک تزریق درون‌چشمی در چشم با بینایی ضعیف‌تر انجام شد. این تزریق حاوی دستورالعمل‌های ژنتیکی لازم برای تولید پروتئینی به نام کریمسون‌آر (ChrimsonR) بود، پروتئینی که به نور کهربایی حساس است.
پس از دریافت ژن‌درمانی شرکت‌کنندگان از عینک‌های ویژه‌ای استفاده کردند که به دوربین مجهز بودند. این دوربین‌ها تغییرات موجود در محیط اطراف را ثبت می‌کردند و سپس اطلاعات تصویری را به پالس‌هایی از نور کهربایی تبدیل می‌کردند.
این پالس‌های نوری به سلول‌های گانگلیونی شبکیه که در نتیجه ژن‌درمانی به نور حساس شده بودند امکان پاسخ‌گویی می‌دادند. سلول‌های اصلاح‌شده نیز سیگنال‌هایی را از طریق سامانه بینایی منتقل می‌کردند تا اطلاعات حاصل از محیط به بخش‌های مرتبط با بینایی در مغز برسد.
در واقع این فناوری تلاش می‌کند با ترکیب یک تغییر ژنتیکی هدفمند و پردازش نوری به کمک عینک مسیری جایگزین برای دریافت اطلاعات بصری ایجاد کند، مسیری که می‌تواند بخشی از عملکرد ازدست‌رفته گیرنده‌های نوری را جبران کند، بدون آنکه خود این گیرنده‌ها ترمیم شوند.
بهبود تشخیص اشیا و شواهدی از انتقال اطلاعات بصری به مغز
نتایج مطالعه نشان داد که برخی از شرکت‌کنندگان علاوه بر افزایش حساسیت به نور در انجام تعدادی از وظایف مرتبط با بینایی نیز عملکرد بهتری پیدا کردند.
از جمله این وظایف می‌توان به تشخیص یک درگاه و دنبال کردن یک خط هنگام استفاده از عینک‌های ویژه اشاره کرد. همچنین چهار نفر از هشت شرکت‌کننده‌ای که آزمایش‌های رفتاری بینایی را تکمیل کردند توانایی بهتری در تشخیص یا مکان‌یابی اشیا نشان دادند.
پژوهشگران علاوه بر ارزیابی عملکرد شرکت‌کنندگان در این آزمایش‌ها فعالیت مغزی آنها را نیز ثبت کردند. نتایج این بررسی‌ها حاکی از وجود سیگنال‌هایی بود که با رسیدن اطلاعات بصری به نواحی مسئول پردازش بینایی در مغز سازگاری داشتند.
این یافته اهمیت دارد زیرا نشان می‌دهد سیگنال‌های تولیدشده از طریق سلول‌های اصلاح‌شده شبکیه صرفا به واکنش‌های موضعی در چشم محدود نمی‌شوند و می‌توانند با فعالیت بخش‌های بینایی مغز ارتباط داشته باشند.
با این حال میزان بهبود در همه شرکت‌کنندگان یکسان نبود و این روش هنوز محدودیت‌های قابل‌توجهی دارد. بیماران پس از درمان همچنان قادر به خواندن یا تشخیص چهره‌ها نبودند، موضوعی که نشان می‌دهد بازیابی عملکرد‌های پیچیده بینایی با فناوری فعلی همچنان خارج از توانایی این روش است.
نقش آموزش و توان‌بخشی در بهبود نتایج درمان
یکی از یافته‌های مهم مطالعه ارتباط میان مدت‌زمان تمرین با عینک‌های ویژه و عملکرد بهتر در آزمایش‌های تشخیص اشیا بود.
شرکت‌کنندگانی که زمان بیشتری را صرف تمرین با این عینک‌ها کرده بودند به‌طور کلی در آزمون‌های تشخیص اشیا عملکرد بهتری داشتند. این موضوع نشان می‌دهد که موفقیت درمان‌های اپتوژنتیک ممکن است تنها به تغییرات ایجادشده در سلول‌های شبکیه وابسته نباشد و توانایی مغز برای یادگیری و تفسیر الگو‌های جدید اطلاعات بصری نیز نقش مهمی ایفا کند.
از آنجا که سیگنال‌های بصری حاصل از این فناوری با اطلاعاتی که افراد دارای بینایی طبیعی دریافت می‌کنند تفاوت دارند، بیماران باید یاد بگیرند چگونه این سیگنال‌های ناآشنا را تفسیر کنند.
بر همین اساس پژوهشگران معتقدند توان‌بخشی و تمرین هدفمند می‌تواند یکی از مولفه‌های مهم در توسعه درمان‌های آینده مبتنی بر اپتوژنتیک باشد. بهبود برنامه‌های آموزشی و افزایش حساسیت سامانه‌های نوری نیز ممکن است به ارتقای عملکرد بیماران در تشخیص اشیا و استفاده از نشانه‌های محیطی کمک کند.
ارزیابی ایمنی هدف اصلی این مطالعه بالینی بود. پژوهشگران در محدوده و شرایط همین کارآزمایی نتیجه گرفتند که درمان از نظر ایمنی قابل‌قبول بوده است.
بیشتر عوارض جانبی مرتبط با چشم که در طول مطالعه گزارش شدند خفیف یا متوسط بودند. با این حال یک عارضه شدید بلافاصله پس از تزریق رخ داد که پس از انجام اقدامات درمانی ظرف چند دقیقه برطرف شد.
این یافته‌ها از ادامه بررسی این فناوری حمایت می‌کنند، اما به‌تنهایی به معنای اثبات ایمنی بلندمدت یا اثربخشی قطعی آن در جمعیت گسترده‌تری از بیماران نیست. برای مشخص شدن میزان دوام اثر درمان شناسایی عوارض احتمالی در بلندمدت و تعیین گروه‌هایی که بیشترین سود را از این روش می‌برند، به پژوهش‌های تکمیلی نیاز است.
تداوم پژوهش‌ها برای توسعه درمان‌های موثرتر
این پژوهش با هدایت ژوزه-آلن سائل از دانشگاه پیتسبورگ و بوتوند روشکا از موسسه چشم‌پزشکی مولکولی و بالینی بازل (IOB) و با مشارکت شرکت ژن‌سایت بیولوژیکس و یک گروه بین‌المللی از پژوهشگران انجام شد.
همین همکاری پژوهشی در سال ۲۰۲۱ نیز یک مطالعه اثبات مفهوم منتشر کرده بود که امکان استفاده از این رویکرد را در یک بیمار نشان می‌داد. مطالعه جدید با بررسی گروهی بزرگ‌تر از بیماران شواهد بیشتری درباره امکان تکرار برخی از اثرات مشاهده‌شده در آن بررسی اولیه فراهم کرده است.
استفان فوترکنشت نویسنده دوم این مطالعه که نقش مهمی در تحلیل داده‌ها داشت درباره اهمیت نتایج گفت: این مطالعه نقطه عطف مهمی در زمینه بازیابی بینایی با استفاده از اپتوژنتیک محسوب می‌شود. این پژوهش نشان می‌دهد که اثراتی که نخستین بار در یک بیمار مشاهده شده بودند در چندین بیمار نیز قابل تکرار هستند و مبنایی برای توسعه درمان‌های آینده با حساسیت بیشتر و اثربخشی بالاتر فراهم می‌کند.
نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که ژن‌درمانی اپتوژنتیک می‌تواند رویکردی امیدوارکننده برای بازیابی بخشی از عملکرد بینایی در افراد مبتلا به بیماری‌های پیشرفته شبکیه باشد به‌ویژه در شرایطی که گیرنده‌های نوری بخش عمده‌ای از عملکرد خود را از دست داده‌اند اما برخی سلول‌های دیگر شبکیه همچنان زنده هستند.
با وجود این درمان مورد بررسی هنوز بینایی طبیعی را بازنمی‌گرداند و توانایی‌هایی مانند خواندن و تشخیص چهره را احیا نکرده است؛ بنابراین این فناوری در مرحله توسعه قرار دارد و برای تعیین میزان اثربخشی پایدار، ایمنی بلندمدت و کاربرد بالینی گسترده آن انجام مطالعات بیشتر ضروری است.
انتهای پیام/
