用单一基因插入，盲目的小鼠重新获得视线

它出奇地简单。加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的科学家将一种绿光受体基因植入失明老鼠的眼睛，一个月后，它们就能像没有视力问题的老鼠一样轻松地绕过障碍物。他们能够看到运动，上千倍范围的亮度变化，以及iPad上足以区分字母的细节。

研究人员称，在短短三年内，通过灭活病毒递送的基因治疗 - 可以在人类因视网膜变性而失去视线的人中，理想地给予他们足够的愿景，以移动并潜在地恢复他们的能力阅读或观看视频。

“你会把这个病毒注射到一个人的眼中，几个月后，他们会看到一些东西，”Ehud Isacoff，Isacuff，分子和伯克利教授细胞生物学Helen的主任将为神经科学研究所。“随着视网膜的神经退行性疾病，往往所有人都试图暂停或进一步退化缓慢。但是在几个月内恢复图像的东西 - 这是一个令人惊叹的事情。”

全世界约有170万人住在一起年龄相关性黄斑变性在55岁以上的人群中，每10个人中就有一个会患上色素性视网膜炎，而全世界有170万人患有最常见的遗传性失明——色素性视网膜炎，这种疾病通常会让人在40岁之前失明。

“我有没有朋友没有光明感知而且他们的生活方式是心脏扭床，“John Flannery是一位UC Berkeley的分子和细胞生物学教授，他在验光教师学校。”他们必须考虑观察的人认为是理所当然的。例如，每次他们去酒店时，每个房间布局都有点不同，他们需要有人在他们头部建造一个三维地图时走在房间里。日常物体，就像一张低咖啡桌，可能是一个危险的危险。疾病的负担在严重，致残视力丧失的人群中，他们可能是这种治疗的第一个候选人。“

目前，这些患者的选择仅限于电子眼植入物挂钩到坐在一副眼镜上的摄像机 - 一个尴尬，侵入性和昂贵的设置，它在视网膜上产生相同的图像，目前为几百个像素。正常，尖锐的愿景涉及数百万像素。

纠正导致视网膜变性的基因缺陷也不是一件简单的事情，因为光是视网膜色素变性就有250多种不同的基因突变。其中大约90%会杀死视网膜感光体细胞- 棒，对暗淡敏感光和锥体，用于白天的颜色感知。但视网膜变性通常赋予其他层视网膜细胞包括双极和视网膜神经节细胞，这可以保持健康，但在人们完全失明之后几十年来仍然对光不敏感。

在小鼠实验中，加州大学伯克利分校的研究小组成功地使90%的神经节细胞对光敏感。

Isacoff，Flannery及其UC Berkeley同事将在3月15日在线出现的文章中报告他们的成功自然通信。

“你可以在20年前这样做'

在这些小鼠中逆转失明，研究人员设计了靶向视网膜神经节细胞的病毒，并将其与基因一起加载到光敏受体，绿色（中波长）锥体Opsin.。通常，该OPSIN仅由锥形光感受器细胞表达，并使它们对绿色黄光敏感。当注射到眼睛中时，病毒将基因带入神经节细胞，这通常对光不敏感，并使它们光敏并能够将信号发送到被解释为视觉的大脑。

“对于我们可以测试小鼠的限制，您无法在没有特殊设备的情况下从正常小鼠中讲解视对小鼠的行为，”Flannery说。“它仍有待观察到患者转化为什么。”

在老鼠身上，研究人员能够将视蛋白传递到视网膜的大部分神经节细胞。为了治疗人类，他们需要注射更多的病毒颗粒，因为人眼的神经节细胞数量是小鼠眼睛的数千倍。但是加州大学伯克利分校的研究小组已经开发出了增强病毒传递的方法，并希望将这种新的光传感器插入到同样高比例的神经节细胞中，这一数量相当于一个相机的高像素数。

Isacoff和Flannery在尝试了十多年更复杂的方案后，找到了简单的解决办法，包括在幸存的视网膜细胞中植入基因工程神经递质受体和光敏感化学开关的组合。这些都起作用了，但没有达到正常视觉的敏感度。其他地方测试的微生物视蛋白的灵敏度也较低，需要使用光放大镜。

为了捕获自然视觉的高敏感性，Isacoff和粪便转向光感受器细胞的轻受体Opsins。使用天然相关的病毒（AAV），即天然感染神经节细胞，鳞片细胞和isacoff成功地将基因交付给视网膜Opsin的基因进入神经节细胞的基因组。以前盲目的小鼠获得了持续一生的愿景。

“这个系统的工作真的，真的很满意，部分原因是它也很简单，”伊斯坦夫说。“讽刺地，你可以在20年前做的。”

Isacoff和Flannery正在筹集资金，以在三年内将基因治疗进入人类试验。类似的AAV递送系统已被FDA批准用于患有退行性视网膜条件的人的眼部疾病，并且没有医学替代品。

这是不可能的

根据仙肠和伊萨克福机构，愿景领域的大多数人都会质疑Opsins是否可以在专门杆和锥形光感受器细胞外工作。感光体的表面用杆和红色，绿色和蓝色Opsins的Opsins-Whodopsin装饰 - 嵌入复杂的分子机器。分子继电器 - G蛋白偶联受体信号传导级联 - 如此有效地放大信号，我们能够检测光的单个光子。一旦检测到光子并变成“漂白”，酶系统会对OPSIN充电。反馈监管适应系统到非常不同的背景亮度。并且专用离子通道产生有效的电压信号。在没有移植整个系统的情况下，怀疑OPSIN无法正常工作是合理的。

但专门从事神经系统中的G蛋白偶联受体的Isacoff，知道所有细胞中存在许多这些部件。他怀疑OPSIN将自动连接到信号系统视网膜神经节细胞。他和弗兰纳里最初一起尝试了视紫红质，这种物质比锥视蛋白对光更敏感。

为了他们的喜悦，当罗地素被引入杆状和锥体完全退化的小鼠的神经节细胞中，并且因此被盲目的人，动物恢复了从光甚至微弱的房间光线讲述黑暗的能力。但罗地脂证明的图像和物体识别在太慢和失败。

然后他们尝试了绿色锥视蛋白，它的反应速度是视紫质的10倍。值得注意的是，老鼠能够区分平行线和水平线，距离很近的线和距离很大的线(一个标准的人类视力测试)，移动的线和静止的线。恢复后的视觉是如此敏感，以至于ipad可以被用作视觉显示器，而不是亮度更高的led。

“这极好带来了消息，”伊斯坦夫说。“毕竟，盲人重新获得阅读标准计算机监视器的能力，通过视频沟通，看电影，这将是多么美妙。”

这些成功让Isacoff和Flannery想要更进一步，看看动物是否能恢复视力在这个世界上导航。令人惊讶的是，绿色视锥蛋白在这里也取得了成功。失明的老鼠恢复了它们最自然行为之一的能力:识别和探索三维物体。

然后他们问了这个问题，“如果一个恢复的愿景户外进入更明亮的光线会发生什么？它们会被光明蒙蔽吗？”在这里，Isacoff表示：绿色锥形信号通路适应的绿色锥形信号通知的另一个引人注目的特征。以前盲目地调整到亮度变化的动物，可以执行任务和瞄准的动物。这种适应在大约千分之一的范围内工作，基本上是平均室内和室外照明之间的差异。

弗兰纳里说:“当每个人都说这行不通，说你疯了的时候，通常这意味着你在做一些事情。”事实上，这是第一次成功地用液晶电脑屏幕恢复图形视觉，第一次适应环境光线的变化，第一次恢复自然物体的视觉。

加州大学伯克利分校的研究团队现在正在测试这种主题的变体，这种变体可以恢复色觉，并进一步提高敏锐度和适应性。