Исследователи во главе с профессором биомедицинской инженерии Шай Шохамом из Израильского технологического института Технион проверяют способность голографии искусственно стимулировать клетки глаза в надежде разработать новую стратегию бионического восстановления зрения.
Компьютерная голография, по их словам, может быть использована в сочетании с методом оптогенетики, который использует генную терапию для доставки светочувствительных белков к поврежденным нервным клеткам сетчатки. При таких состояниях, как пигментный ретинит (РП) - заболевании, которым страдает примерно один из 4000 человек в Соединенных Штатах - эти светочувствительные клетки дегенерируют и приводят к слепоте.
«Основная идея оптогенетики состоит в том, чтобы взять светочувствительный белок из другого организма, обычно из водорослей или бактерий, и вставить его в клетку-мишень, что сделает клетку фотосенсибилизирующей», - объяснил Шохам.
Интенсивные импульсы света могут активировать нервные клетки, недавно сенсибилизированные этим подходом генной терапии. Но Шохам сказал, что исследователи по всему миру все еще ищут лучший способ передать световые узоры, чтобы сетчатка «видела» или реагировала почти нормальным образом.
План состоит в том, чтобы когда-нибудь разработать протезную гарнитуру или окуляр, который человек мог бы носить для преобразования визуальных сцен в световые узоры, стимулирующие генетически измененные клетки.
В своей статье, опубликованной в журнале Nature Communications от 26 февраля, исследователи из Техниона показывают, как можно использовать свет компьютерной голографии для стимуляции восстановленных клеток в сетчатке мыши. Ключевым моментом, по их словам, является использование светового стимула, который является интенсивным, точным и может вызвать активность во множестве клеток одновременно.
«Голография, которую мы используем, имеет то преимущество, что она относительно точна и интенсивна», - сказал Шохам. «И вам нужно увидеть эти две вещи».
Исследователи обратились к голографии после изучения других вариантов, включая лазерные дефлекторы и цифровые дисплеи, используемые во многих портативных проекторах для стимуляции этих клеток. По словам Шохама, оба метода имели свои недостатки.
Цифровые световые дисплеи могут стимулировать множество нервных клеток одновременно, «но они имеют низкую интенсивность света и очень низкую светоотдачу», - сказал Шохам. Генетически восстановленные клетки менее чувствительны к свету, чем нормальные здоровые клетки сетчатки, поэтому для активации им предпочтительно нужен яркий источник света, например лазер.
«Лазеры дают интенсивность, но они не могут дать параллельную проекцию», которая одновременно стимулировала бы все клетки, необходимые для того, чтобы увидеть полную картину, отметил Шохам. «Голография - это способ получить лучшее из обоих миров».
Исследователи проверили потенциал голографической стимуляции клеток сетчатки в лаборатории и провели предварительную работу с технологией на живых мышах с поврежденными клетками сетчатки. Эксперименты показывают, что голография может обеспечить надежную и одновременную стимуляцию нескольких клеток с миллисекундной скоростью.
Но внедрение голографического протеза на людях - это далекое будущее, предупредил Шохам.
Его команда изучает другие способы, помимо оптогенетики, для активации поврежденных нервных клеток. Например, они также экспериментируют с ультразвуком для активации тканей сетчатки и мозга.
И Шохам сказал, что голография сама по себе «также обеспечивает очень интересный путь к трехмерной стимуляции, которую мы не так часто используем в сетчатке, но очень интересную в других проектах, где она позволяет нам стимулировать 3-мерную стимуляцию». D мозговая ткань."
В середине февраля Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило первую искусственную сетчатку и ее протез, который работает иначе, чем проект Технион. Одобренное Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов устройство Argus II использует искусственную «сетчатку», состоящую из электродов, и протез, похожий на очки, для передачи световых сигналов к электродам.
«Я думаю, что лаборатория Шай очень умна, чтобы использовать множество методов восстановления зрения», - сказал Эяль Маргалит, специалист по заболеваниям сетчатки из Медицинского центра Университета Небраски. Он сказал, что исследователи во всем мире также ищут способы использовать стволовые клетки для замены поврежденных клеток сетчатки, для пересадки целых слоев здоровых клеток сетчатки, а в некоторых случаях «полностью миновать глаз и напрямую стимулировать кору головного мозга». восстановить утраченное зрение.
Соавторами Шохама по статье были д-р Инна Реутски-Гефен, Лиор Голан, д-р Найруз Фарах, Ади Шейтер, Лимор Цур и д-р Инбар Брош.