Ученые смогли заставить слепых мышей воспринимать светлое и темное. Для этого пришлось заразить их вирусом.
Биологи из Медицинской школы Гарвардского университета при помощи вирусов смогли научить глаза мышей производить белок, помогающий им различать день и ночь. Метод использования вирусов помогает напрямую внедрить в организм чужеродный белок. Чаще всего для этих целей используют аденовирусы и ретровирусы, механизм действия которых различен. Аденовирусы переписывают информацию своей ДНК на РНК поражаемых клеток, а ретровирусы, наоборот, с РНК на ДНК. Ученые используют способность этих вирусов проникать в организм, но блокируют его первоначальные функции. Это делается для того, чтобы вирус доставлял в клетки исключительно нужные гены, но не опасную болезнь.
Заинтересовавшим ученых белком стал меланопсин, который сначала ученым удалось обнаружить в глазном яблоке крыс. Оказалось, что содержащие меланопсин клетки могут передавать информацию о наличии или отсутствии света в мозг. Ученые опубликовали в журнале Science статью о том, что у лишенных меланопсина мышей нарушены биологические часы, работающие на основании определения темного и светлого времени суток.
А специалисты Имперского колледжа Лондона и Университета Манчестера обнаружили, что выделение меланопсина в мышиных нервных клетках давало им способность чувствовать свет.
Эти и другие открытия позволили ученым начать разрабатывать методики восстановления светочувствительности при помощи регуляции синтеза меланопсина, который должен находиться в клетках сетчатки глаза.
В глазе колбочки и палочки улавливают световые сигналы, которые, видоизменяясь, передаются окончаниям нервных клеток и далее в мозг. У лабораторных мышей этот механизм ученые нарушили, чтобы попробовать восстановить зрение с помощью меланопсина. А чтобы внедрить его, биологи использовали модифицированный аденовирус.
Спустя четыре недели после внедрения гена оказалось, что меланопсин, обычно производимый в 1% нервных клеток глаза, присутствует приблизительно в 10% клеток. При этом сами клетки изменялись внешне, но производили большее количество меланопсина, чем обычные.
Проверка поведения мышей показала, что они обрели способность находить затемненные уголки в ярко освещенной комнате. А анализ электрофизиологических сигналов показал, что «меланопсиновые» клетки реагировали на свет, хотя дальнейшая передача сигнала оказалась затруднена.
Исследователи отмечают, что методика потенциально способна позволить абсолютно слепым людям различать даже крупный печатный шрифт, однако проблемой остается заторможенность сигнала. Ученые планируют в будущем решить проблему скорости его передачи, хотя возможно, для этого придется искать более чувствительный белок, чем меланопсин.
Но прежде, чем начать клинические испытания методики на людях, исследователям придется решать и этические вопросы, связанные с допустимостью применения методик, изменяющих гены людей.
Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
