Optogenetica herstelt het zicht
In 2010 omschreef het tijdschrift Science de optogenetica als de doorbraak van het decennium. Nu lost deze discipline haar belofte in: een man met retinitis pigmentosa die blind was geworden, kan opnieuw gedeeltelijk zien.
Retinitis pigmentosa is een neurodegeneratieve aandoening van het oog waarbij de fotoreceptoren verloren gaan. Dit kan leiden tot volledige blindheid. Een internationaal team publiceert in Nature de resultaten van een behandelingspoging die nieuwe hoop doet dagen voor patiënten met retinitis pigmentosa. Met behulp van de optogenetica kan men er mogelijk in slagen het zicht gedeeltelijk te herstellen.
De optogenetica is een relatief jong onderzoeksdomein. Uitgangspunt is de combinatie van verschillende optische en genetische technieken die eind jaren '90 binnen de neurowetenschappen werden ontwikkeld. In de optogenetica worden moleculaire structuren genetisch bewerkt, zodat men met lichtstimuli een aantal celstructuren en functies kan onderzoeken en beïnvloeden. Men moduleert bijvoorbeeld met een eenvoudige lichtbundel de activiteit van neuronen, die voorafgaand genetisch werden gemanipuleerd om eiwitten aan te maken die door het licht kunnen worden geactiveerd. Die eiwitten zijn meestal opsines bereid uit algen of bacteriën.
Medische primeur
De optogenetica is intussen 20 jaar in ontwikkeling, maar werd nooit eerder succesvol bij de mens toegepast. Dat verandert nu, zoals blijkt uit de casus van een 58-jarige man met retinitis pigmentosa. Zeven maanden na een optogenetische behandeling heeft deze patiënt voorwerpen kunnen detecteren en vastnemen die hij vóór de interventie nooit had kunnen vinden.
De behandeling bestond erin het verlies van de fotoreceptoren te compenseren door andere cellen van het netvlies gevoelig te maken voor licht. Een adenovirus trad op als vector voor het ChrimsonR-gen. Het werd ingespoten in het rechteroog van de patiënt en opgenomen door de ganglioncellen van het netvlies. Dat leidde tot de productie van rhodopsine, een eiwit dat door licht kan worden geactiveerd. In tegenstelling tot onze natuurlijke fotoreceptoren zijn ganglioncellen die het ChrimsonR-gen tot expressie brengen niet gevoelig genoeg om een beeld te produceren aan de hand van gewoon licht. Ze kunnen wel zeer intens, bruingeel (amber) licht detecteren. Daarom kreeg de patiënt een speciale bril, die ogenblikkelijk de visuele informatie vertaalde in zeer sterke, bruingele lichtstimuli.
Men kan natuurlijk niet zeggen dat deze patiënt met retinitis pigmentosa nu een normale visus heeft, maar toch betekenen de resultaten van de studie een doorbraak
De resultaten van de behandeling konden pas worden beoordeeld vier en een halve maand na injectie van het virus, omdat de expressie van het ChrimsonR-gen eerst op kruissnelheid moest komen. Een eerste test vond plaats, waarbij de patiënt op een witte tafel een groot schrift of een klein doosje nietjes moest vinden. Het eerste voorwerp vond hij bij 92% van de pogingen, het tweede in 36% van de gevallen. Bij de tweede test moest de patiënt op die tafel bekers vinden en tellen. Hij slaagde in 63% van de pogingen. Een derde test mat de hersenactiviteit van de patiënt met een electro-encefalografiehelm terwijl een beker afwisselend op tafel werd gezet en opnieuw verwijderd. Zo kon een verband worden aangetoond tussen de aanwezigheid van het voorwerp en de hersenactiviteit van de patiënt.
Bevestiging nodig
Men kan natuurlijk niet zeggen dat deze patiënt met retinitis pigmentosa nu een normale visus heeft. Toch betekenen de resultaten van de studie een doorbraak, omdat ze voor het eerst aantonen dat optogenetische technieken toepasbaar zijn in de klinische praktijk. Volgens de onderzoekers kan hun behandeling mogelijk een gezichtsscherpte van 1/10 tot stand brengen, wat overeenstemt met de grootste letters op een optometrische schaal. De techniek zou een resolutie kunnen induceren die dichter bij die van het normale zicht ligt dan andere behandelingen, zoals een kunstnetvlies.
Verder onderzoek is vereist, omdat men weinig conclusies kan trekken uit ervaring met één enkele patiënt. Een vijftiental andere patiënten zullen binnenkort de behandeling krijgen. De eerste patiënt heeft slechts een lage dosis van de virale vector gekregen. Hogere dosissen zullen worden gebruikt, om te kijken of dit een effect heeft op de lichtgevoeligheid van de ganglioncellen en het waarnemen van contrast.
https://www.nature.com/articles/s41591-021-01351-4
Ook in het dagelijkse leven
De optogenetische techniek verbeterde de visus niet alleen in experimentele omstandigheden, maar ook in het dagelijkse leven. Met zijn gespecialiseerde bril zag de patiënt het zebrapad en kon de strepen tellen. In huis kon hij de telefoon, een meubel en een bord op de tafel onderscheiden. Hij sprak van een 'belangrijke vooruitgang'.