As pessoas que ficaram cegas devido à degeneração da retina têm uma opção: os implantes oculares eletrônicos. Os neurocientistas agora desenvolveram uma alternativa: terapia genética que, em testes, restaurou a visão em camundongos cegos. Um gene para opsina verde administrado via vírus deu aos ratos cegos visão suficiente para discernir padrões em um iPad em uma resolução suficiente para os seres humanos lerem. Considerando as terapias oculares existentes para AAV já aprovadas, esta nova terapia pode estar pronta para ensaios clínicos em três anos.
Vírus adeno-associados (AAV) projetados para atingir células específicas na retina podem ser injetados diretamente no vítreo do olho para fornecer genes mais precisamente do que pode ser feito com AAVs do tipo selvagem, que devem ser injetados diretamente sob a retina. Neurocientistas da UC Berkeley tomaram AAVs direcionados para células ganglionares, carregaram-nos com um gene para a opsina verde e tornaram as células ganglionares normalmente cegas sensíveis à luz.
Foi surpreendentemente simples. Cientistas da Universidade da Califórnia, em Berkeley, inseriram um gene para um receptor de luz verde nos olhos de ratos cegos e, um mês depois, eles navegavam em torno de obstáculos tão facilmente quanto ratos sem problemas de visão. Eles foram capazes de ver movimento, mudanças de brilho ao longo de uma faixa de mil vezes e detalhes finos em um iPad suficiente para distinguir letras Os pesquisadores dizem que, em menos de três anos, a terapia genética - administrada através de um vírus inativado - poderia ser testada em humanos que perderam a visão por causa da degeneração da retina, idealmente dando-lhes visão suficiente para se movimentar e potencialmente restaurando sua capacidade de ler ou assistir a vídeos.
"Você injetaria esse vírus no olho de uma pessoa e, alguns meses depois, estaria vendo algo", disse Ehud Isacoff, professor de biologia molecular e celular da UC Berkeley e diretor do Instituto de Neurociência Helen Wills. "Com doenças neurodegenerativas da retina, muitas vezes todas as pessoas tentam fazer isso para deter ou retardar a degeneração. Mas algo que restaura uma imagem em poucos meses - é uma coisa incrível de se pensar." Cerca de 170 milhões de pessoas em todo o mundo vivem com degeneração macular relacionada à idade, que atinge uma em cada 10 pessoas com mais de 55 anos, enquanto 1,7 milhão de pessoas no mundo têm a forma mais comum de cegueira hereditária, retinite pigmentosa, que normalmente deixa as pessoas cegas aos 40. cotidianos, como uma mesa de centro baixa, podem ser um risco de queda. A carga de doenças é enorme entre pessoas com perda de visão grave e incapacitante, e elas podem ser as primeiras candidatas a esse tipo de terapia. "
Atualmente, as opções para esses pacientes são limitadas a um implante ocular eletrônico ligado a uma câmera de vídeo que fica em um par de óculos - uma configuração desajeitada, invasiva e dispendiosa que produz uma imagem na retina equivalente, atualmente, a alguns poucos cem pixels. Visão nítida e normal envolve milhões de pixels. Corrigir o defeito genético responsável pela degeneração da retina também não é simples, porque existem mais de 250 mutações genéticas diferentes responsáveis pela retinite pigmentosa isoladamente. Cerca de 90 por cento destes matam as células fotorreceptoras da retina - as hastes, sensíveis à luz fraca, e os cones, para a percepção da cor da luz do dia. Mas a degeneração da retina tipicamente poupa outras camadas de células da retina, incluindo as células ganglionares bipolares e retinianas, que podem permanecer saudáveis, embora insensíveis à luz, por décadas depois que as pessoas se tornam totalmente cegas. Em seus experimentos em ratos, a equipe da UC Berkeley conseguiu tornar 90% das células ganglionares sensíveis à luz. Isacoff, Flannery e seus colegas da UC Berkeley vão relatar o seu sucesso em um artigo publicado online em 15 de março na Nature Communications .
"Você poderia ter feito isso há 20 anos"
Para reverter a cegueira nesses camundongos, os pesquisadores projetaram um vírus direcionado às células ganglionares da retina e o carregaram com o gene para um receptor sensível à luz, a opsina de cone verde (comprimento de onda médio). Normalmente, esta opsina é expressa apenas por células fotorreceptoras de cone e as torna sensíveis à luz verde-amarela. Quando injetado no olho, o vírus carregava o gene em células ganglionares, que normalmente são insensíveis à luz, e as tornava sensíveis à luz e capazes de enviar sinais ao cérebro que eram interpretados como visão. "Para os limites que podemos testar nos ratos, você não pode dizer o comportamento dos camundongos tratados optogeneticamente a partir dos ratos normais, sem equipamento especial", disse Flannery. "Resta ver o que isso significa em um paciente".
Em camundongos, os pesquisadores conseguiram entregar as opsinas à maioria das células ganglionares da retina. Para tratar humanos, eles precisariam injetar muito mais partículas virais, porque o olho humano contém milhares de vezes mais células ganglionares do que o olho do rato. Mas a equipe da UC Berkeley desenvolveu os meios para melhorar a entrega viral e espera inserir o novo sensor de luz em uma porcentagem similarmente alta de células ganglionares, uma quantidade equivalente aos números de pixel muito altos em uma câmera.
Isacoff e Flannery encontraram a solução simples depois de mais de uma década tentando esquemas mais complicados, incluindo a inserção em combinações sobreviventes de células da retina de receptores de neurotransmissores geneticamente modificados e interruptores químicos sensíveis à luz. Estes funcionaram, mas não atingiram a sensibilidade da visão normal. Opsinas de micróbios testados em outros locais também apresentaram menor sensibilidade, exigindo o uso de óculos de amplificação de luz.
Para capturar a alta sensibilidade da visão natural, Isacoff e Flannery voltaram-se para as opsinas receptoras de luz das células fotorreceptoras. Usando um vírus adeno-associado (AAV) que naturalmente infecta células ganglionares, Flannery e Isacoff entregaram com sucesso o gene para uma opsina da retina no genoma das células ganglionares. Os ratos anteriormente cegos adquiriram visão que durou a vida inteira. "Esse sistema funciona muito satisfatoriamente, em parte porque também é muito simples", disse Isacoff. "Ironicamente, você poderia ter feito isso 20 anos atrás". Isacoff e Flannery estão levantando fundos para levar a terapia genética a um teste humano dentro de três anos. Sistemas de liberação de AAV similares foram aprovados pelo FDA para doenças oculares em pessoas com condições de retina degenerativa e que não têm alternativa médica.
Não pode funcionar
De acordo com Flannery e Isacoff, a maioria das pessoas no campo da visão questionaria se as opsinas poderiam funcionar fora de suas células fotorreceptoras especializadas. A superfície de um fotorreceptor é decorada com opsinas - rodopsina em bastonetes e opsinas vermelhas, verdes e azuis em cones - que estão embutidas em uma complicada máquina molecular. Um relé molecular - a cascata de sinalização do receptor acoplado à proteína G - amplifica o sinal de forma tão eficaz que somos capazes de detectar fótons únicos de luz. Um sistema enzimático recarrega a opsina depois de detectar o fóton e se torna "branqueado". A regulação de feedback adapta o sistema a brilhos de fundo muito diferentes. E um canal iônico especializado gera um sinal de tensão potente. Sem transplantar todo esse sistema, era razoável suspeitar que a opsina não funcionaria.
Mas Isacoff, especialista em receptores acoplados à proteína G no sistema nervoso, sabia que muitas dessas partes existem em todas as células. Ele suspeitava que uma opsina se conectaria automaticamente ao sistema de sinalização das células ganglionares da retina. Juntos, ele e Flannery inicialmente tentaram a rodopsina, que é mais sensível à luz do que as opsinas do cone. Para sua satisfação, quando a rodopsina foi introduzida nas células ganglionares de camundongos cujos cones e bastonetes tinham sido degenerado completamente, e que eram consequentemente cegos, os animais recuperaram a capacidade de distinguir a luz da luz - até mesmo fraca. Mas a rodopsina mostrou-se lenta demais e falhou no reconhecimento de imagens e objetos.
Eles então tentaram a opsina do cone verde, que respondeu 10 vezes mais rápido que a rodopsina. Notavelmente, os ratos foram capazes de distinguir linhas paralelas de horizontais, linhas espaçadas de perto versus amplamente espaçadas (uma tarefa de acuidade humana padrão), linhas móveis versus linhas estacionárias. A visão restaurada era tão sensível que os iPads poderiam ser usados para as exibições visuais, em vez de LEDs muito mais brilhantes.
"Isso trouxe poderosamente a mensagem para casa", disse Isacoff. "Afinal, o quão maravilhoso seria para os cegos recuperarem a capacidade de ler um monitor de computador padrão, se comunicar por vídeo, assistir a um filme." Esses sucessos fizeram Isacoff e Flannery querer dar um passo adiante e descobrir se os animais poderiam navegar no mundo com visão restaurada. Surpreendentemente, também aqui, a operação do cone verde foi um sucesso. Os ratos que tinham sido cegos recuperaram sua capacidade de realizar um dos seus comportamentos mais naturais: reconhecer e explorar objetos tridimensionais.
Eles então fizeram a pergunta: "O que aconteceria se uma pessoa com visão restaurada fosse ao ar livre para uma luz mais brilhante? Eles ficariam cegos pela luz?" Aqui, outra característica marcante do sistema emergiu, Isacoff disse: A via de sinalização da opsina do cone verde se adapta. Animais que antes eram cegos se ajustavam à mudança de brilho e podiam realizar a tarefa tão bem quanto animais avistados. Esta adaptação funcionou ao longo de cerca de mil vezes - a diferença, essencialmente, entre a iluminação média interna e a externa. "Quando todo mundo diz que isso nunca vai funcionar e que você é louco, geralmente isso significa que você está no caminho certo", disse Flannery. Na verdade, isso equivale à primeira restauração bem-sucedida da visão padronizada usando uma tela de computador LCD, a primeira a se adaptar às mudanças na luz ambiente e a primeira a restaurar a visão natural do objeto.
A equipe da UC Berkeley agora está trabalhando no teste de variações do tema que poderiam restaurar a visão das cores e aumentar ainda mais a acuidade e a adaptação. O trabalho foi apoiado pelo Instituto Nacional do Olho dos Institutos Nacionais de Saúde, o Centro de Desenvolvimento de Nanomedicina para o Controle Óptico da Função Biológica, a Fundação para o Combate a Cegueira, a Hope for Vision Foundation e o Lowy Medical Research Institute. Editor Paulo Gomes.
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