Съществува рядко наследствено заболяване на зрението, причинено от дефектни копия на гена CaBP4, което води до зрителни нарушения още в детска възраст. Протеинът, кодиран от този ген, играе ключова роля в предаването на химични сигнали в ретината.

Заболяването се среща и при кучета – и именно при опитите да го лекуват при тях учените откриват терапевтичен подход, който може да промени представите ни за способността на ретината да се възстановява.

В проучване, публикувано в Molecular Therapy Advances, екип, ръководен от изследователи от Мичиганския държавен университет в САЩ, съобщава, че еднократно приложение на генна терапия не само е спряло прогресирането на слепотата, но е довело и до възстановяване на увредени нервни връзки.

Откритието поражда надежда, че един ден може да бъдат разработени терапии, способни да възстановяват нервни клетки при бозайници – нещо, което доскоро мнозина смятаха за невъзможно.

Ретината се оказва по-пластична, отколкото се смяташе

„Успяхме да покажем три независими структурни промени, които свидетелстват за пластичност на ретината в зряла възраст“, казва ветеринарният офталмолог Били Бекуит-Коен от Мичиганския държавен университет.

„Не само се появиха нови структури, но бяха коригирани и вече съществуващи аномалии.“

След като установяват, че именно генът CaBP4 стои зад загубата на зрение при група кучета от породата уипет, учените инжектират в ретината им безвреден вирус, който пренася работещо копие на гена.

Използването на вируси като преносители на генетичен материал вече намира приложение в експерименталните терапии за очни заболявания. Подобен подход е изследван например и при терапии срещу свързаната с възрастта загуба на зрение.

Зрението се подобрява, а увредените структури започват да се възстановяват

Терапията значително подобрява зрението на кучетата, особено при слаба светлина – именно тогава недостигът на протеина CaBP4 се проявява най-силно.

Освен това третираните участъци от ретината показват по-слаба дегенерация. Значително се разширява и външният плексиформен слой (outer plexiform layer, OPL), където се намират важни връзки между клетките, участващи в обработката на зрителната информация. Увеличават се и т.нар. синаптични ленти в светлочувствителните клетки на окото.

Когато генът CaBP4 не функционира правилно, развитието както на външния плексиформен слой, така и на синаптичните ленти е нарушено. Учените сравняват генетичната мутация с грешка в строителен план.

„Мутациите в гена на ретината могат да се оприличат на печатна грешка в чертеж, която прави инструкциите неразбираеми за системата. В резултат структурата се изгражда неправилно и впоследствие се стига до загуба на зрение“, обяснява Бекуит-Коен. „Нашата терапия на практика предоставя правилните инструкции за участъка с грешката – подобно на редактор, който поправя текста.“

Сканиране на ретината на куче показва възстановени нервни връзки две години след лечението. (Beckwith-Cohen et al., Mol. Ther. Adv., 2026)

Резултат от десетилетие изследвания

Проучването е резултат от десет години работа върху тези очни заболявания. Все още не е ясно дали същият подход ще бъде ефективен и при хора, но учените смятат, че има сериозни основания той да бъде приложим и в човешката медицина.

„Резултатите ни показват, че генната терапия е способна не само да възстанови функцията на ретината, но и да възстанови почти нормалната анатомична организация на външния плексиформен слой“, пишат авторите в публикуваното изследване.

„Възстановяването включва разширяване на слой, който не се е формирал нормално по време на развитието на ретината, както и съзряване на синаптични структури, включително удължаване на синаптичните ленти. Това показва, че основната организация на невронната мрежа в ретината се запазва и в зряла възраст.“

Резултатите се вписват в нарастващ брой изследвания, според които зрителната система запазва много по-голяма пластичност, отколкото се смяташе досега. В други експерименти учени например са успели да възстановят зрението при възрастни мишки с вродена слепота, което също поставя под въпрос представата, че нервните вериги на зрителната система могат да се променят само в ранните етапи от развитието.

Откритието може да има значение и отвъд това рядко заболяване

Макар заболяването, причинено от дефект в гена CaBP4, да е рядко както при хората, така и при кучетата, учените смятат, че резултатите могат да помогнат за разработването на нови методи за възстановяване на увредени невронни мрежи и лечение на по-широк кръг заболявания.

Дори след сериозни нарушения в развитието на окото и последващо увреждане на връзките между нервните клетки изследователите откриват доказателства, че невроните могат да изграждат нови връзки помежду си.

Ефектът се оказва и дълготраен. В рамките на проучването някои от животните са проследявани в продължение на до три години.

Това е особено важно, тъй като учените търсят начини не само да предпазват оцелелите клетки в окото, но и да възстановяват нормалната комуникация между ретината и нервната система. Сред изследваните решения са и ретинални протези, способни частично да възстановят зрителните реакции.

Калциевото сигнализиране може да се окаже важна част от пъзела

След като вече има доказателства, че в ретината могат да се изграждат нови нервни връзки, пред учените се откриват редица нови направления за изследване. Едно от тях е ролята на калциевото сигнализиране – процес, в който участва CaBP4 – за комуникацията между клетките в окото.

През последните години има и други обнадеждаващи резултати в търсенето на терапии за възстановяване на зрението – от активиране на неактивни клетки в окото до защита на фоторецепторите.

Сред по-новите експериментални подходи е и използването на митохондрии, извлечени от собствените клетки на пациента, с цел да бъдат подпомогнати увредените клетки на ретината. Новото проучване добавя още една възможност към този бързо развиващ се набор от експериментални терапии.

„Нашите резултати показват възстановяване на зрителната функция при кучета с тежки електрофизиологични и синаптични нарушения“, пишат учените.

„Установихме, че външният плексиформен слой на ретината притежава изключителна пластичност и че синаптичните ленти могат да продължат да съзряват и да се удължават след генна терапия дори в зряла възраст.“

Нова перспектива пред възстановяването на зрението

Все още е рано да се каже дали подобна терапия би могла да възстановява зрението и при хора със същата или с други форми на увреждане на ретината. Резултатите обаче дават убедително доказателство, че нервните структури в зрелия организъм не са непременно окончателно изградени и лишени от способност за промяна.

Други технологии подхождат към проблема по различен начин, включително чрез използването на биоматериали. Развитието на изкуствени роговици за възстановяване на зрението също показва колко бързо се разширяват възможностите за лечение на сериозни зрителни увреждания.

Новото изследване обаче добавя нещо особено важно: доказателство, че при предоставяне на правилните генетични инструкции самата ретина може да реорганизира и да възстанови част от собствената си невронна архитектура дори в зряла възраст.

Изследването е публикувано в Molecular Therapy Advances.