失明小鼠如何重見光明，用上這個神器就對了！

靶向視網膜特定細胞的腺相關病毒(AAV)可以直接注射到眼睛的玻璃體中，比必須直接注射到視網膜下的野生型AAV能夠更精確地遞送基因。

美國加州大學伯克利分校的科學家們利用腺相關病毒(AAV)將一種綠光受體基因植入失明小鼠的眼睛，一個月後，它們就能像正常小鼠一樣輕鬆地繞過障礙物，能夠在iPad上看到運動的物體、適應上千倍的亮度變化，並辨別足以區分字母的精細細節。相關論文於3月15日發表在《自然?通訊》雜誌。

研究人員說，這種通過滅活病毒傳遞的基因療法，三年內可以在因視網膜退化而失明的人身上進行試驗，理想情況下，這種療法能讓他們有足夠的視力四處走動，並有可能恢復他們閱讀或觀看視頻的能力。

加州大學伯克利分校的分子和細胞生物學教授Helen Wills和神經科學研究所所長Ehud Isacoff說：「把這種病毒注入一個人的眼睛，幾個月後，他的視力就會部分恢復。患有視網膜神經退行性疾病的人，通常都會試圖阻止或減緩進一步的退行性病變，但如果有一種辦法能夠讓他們在幾個月內恢復視力，想想就會覺得很神奇。」

全球約有1.7億人患有與年齡有關的黃斑變性，每10名55歲以上的人中就有1人患有這種疾病，而全球170萬人患有最常見的遺傳性失明——色素性視網膜炎，這種疾病通常使人在40歲之前失明。

加州大學伯克利分校分子和細胞生物學教授、驗光學院的John Flannery說：「在視力嚴重受損的人群中，疾病的負擔是巨大的，他們可能是這種療法的首要候選者。」目前，這類患者的選擇僅限於電子眼植入物——一種笨拙的、侵入性的、昂貴的裝置，能在視網膜上產生幾百像素的圖像，而正常、清晰的視覺需要數百萬像素。

糾正導致視網膜退化的基因缺陷也不是一件簡單的事情，因為僅視網膜色素變性就有250多種不同的基因突變。其中大約90%殺死了視網膜的感光細胞，包括對昏暗光線敏感的視桿細胞和感知色彩的視錐細胞。但視網膜退化通常會使其他視網膜細胞層得以保留，包括雙極型細胞和視網膜神經節細胞。在人完全失明後的幾十年里，視網膜神經節細胞雖然對光線不敏感，但仍能保持健康。

因遺傳性視網膜疾病失明的小鼠接受基因治療後，恢復了足夠的視力，經訓練後，能夠與正常小鼠一樣對iPad上的圖案做出反應。

為了逆轉小鼠的失明情況，研究人員設計了一種針對視網膜神經節細胞的病毒，並在病毒中裝載了一種感光受體（綠色視錐細胞視蛋白）的基因。正常情況下，這種視蛋白僅在視錐細胞中表達，使其對黃綠色光敏感。當病毒注入眼睛時，病毒攜帶基因進入通常對光不敏感的神經節細胞，使它們對光敏感，並能夠向大腦發送信號，形成視覺。

Flannery說：「由於對小鼠進行測試的限制，在沒有特殊設備的情況下，我們無法將經過光學基因治療的小鼠的行為與正常小鼠區分開來，這對病人意味著什麼還有待觀察。」

在小鼠身上，研究人員能夠將視蛋白基因遞送到大部分的視網膜神經節細胞。而對於人類，則需要注射更多的病毒顆粒，因為人類眼睛裡的神經節細胞比小鼠多幾千倍。但研究人員已經開發出了增強病毒遞送效率的方法，並希望將這種新的光感測器以同樣的高比例導入人類神經節細胞中，其數量相當於相機中非常高的像素數。

Isacoff、Flannery花了十多年時間用各種方案提高視力，但都沒有達到正常視力的靈敏度。為了捕捉自然視覺的高靈敏度，他們轉向研究感光細胞的光感受器視蛋白。利用一種自然感染神經節細胞的腺相關病毒(AAV)成功地將視蛋白基因導入神經節細胞的基因組，從而使失明的小鼠獲得了持久的視力。

Isacoff說：「這個系統的運行非常非常令人滿意，部分原因是它非常簡單。」現在研究人員正在籌集資金，準備在三年內將這種基因療法用於人體試驗。美國食品及藥物管理局(FDA)已經批准了類似的AAV遞送系統，用於治療沒有其他醫療替代方案的視網膜退行性疾病。

橙色的線記錄了一分鐘內小鼠的曠場運動軌跡。失明的小鼠（上）小心地呆在角落和邊緣，而接受治療後的小鼠（中）幾乎和正常視力的小鼠（下）一樣輕易地探索曠場。

在這項研究中，經過治療的小鼠視覺反應速度大大提高，而且能夠區分平行線和水平線、緊密間隔線和寬鬆間隔線、移動線和靜止線，恢復後的視覺非常靈敏，ipad代替了更亮的led用於視覺顯示。Isacoff說：「如果盲人能夠重新獲得閱讀標準電腦顯示器、通過視頻交流和看電影的能力，那該有多好啊。」

這些成功讓Isacoff、Flannery想要更進一步，看看動物是否能夠在恢復視力的情況下具有導航能力。令人驚訝的是，失明的小鼠恢復了它們最自然的行為之一的能力：識別和探索三維物體。然後他們問了這樣一個問題：「如果一個視力恢復的人走到戶外更明亮的光線下會發生什麼？他們會被光線弄瞎嗎？」這裡，該系統的另一個顯著特徵——綠色視錐蛋白信號通路的適應性出現了，先前失明的動物適應了亮度的變化，可以像正常動物一樣完成任務。這種適應性的範圍大約是室內和室外光線差異的一千倍。

Flannery說：「事實上，這相當於第一次成功地恢復能夠看到液晶電腦屏幕圖案的視覺，第一次適應環境光線變化的視覺，第一次恢復自然物體識別的視覺。」研究小組目前正在測試這一系統的改版，希望能夠恢複色覺，進一步提高視覺的敏銳度和適應能力。

編譯：花花

審稿：alone

責編：南熙

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