Chcesz lepiej widzieć? Włóż złoto w gałkę oczną. To nie żart

Choroby zwyrodnieniowe siatkówki, w tym zwyrodnienie plamki żółtej związane z wiekiem oraz barwnikowe zwyrodnienie siatkówki, dotykają miliony ludzi na całym świecie. Schorzenia te prowadzą do uszkodzenia komórek światłoczułych w siatkówce, czyli fotoreceptorów (pręcików i czopków), które normalnie przekształcają światło w impulsy elektryczne. Te impulsy stymulują inne rodzaje komórek w ścieżce widzenia, takie jak komórki dwubiegunowe i zwojowe, które przetwarzają sygnały z fotoreceptorów i przekazują je do mózgu.

Dotychczasowe podejścia do przywracania widzenia, takie jak wszczepialne elektrody czy metody optogenetyczne, wiążą się z poważnymi ograniczeniami. Tradycyjne protezy siatkówkowe wymagają inwazyjnej chirurgii lub modyfikacji genetycznych i mają ograniczoną rozdzielczość przestrzenną oraz zakres pola widzenia. Dodatkowo niektóre z nowszych metod wykorzystujących nanocząsteczki opierają się na intensywnym świetle widzialnym, które może zakłócać resztkowe widzenie u pacjentów z częściowo zachowaną funkcją wzroku.

To też jest mega-ciekawe:

Badacze z Brown University opracowali nową technikę wykorzystującą plazmowe nanopręty ze złota (AuNRs), które są dostrojone do absorpcji światła w bliskiej podczerwieni (NIR). Ta właściwość umożliwia fototermiczną neuromodulację bez wpływu na pozostałe funkcje wzrokowe pacjenta.

Kluczową innowacją w tej metodzie jest wykorzystanie wstrzyknięć do ciała szklistego (intravitreal injection) nanoprętów ze złota sprzężonych z przeciwciałami anty-Thy1, które aktywują głównie komórki dwubiegunowe siatkówki. Jest to cel, który tradycyjnie osiągano poprzez bardziej inwazyjne wstrzyknięcia podsiatkówkowe. Technika ta pozwala na rozległe pokrycie siatkówki i ułatwia przywrócenie widzenia o wysokiej rozdzielczości poprzez stymulację wzorami w bliskiej podczerwieni.

Mechanizm działania tej metody opiera się na unikalnych właściwościach fototermicznych nanoprętów ze złota, które umożliwiają im przekształcanie pochłoniętego światła NIR w zlokalizowane ciepło, aktywujące kanały jonowe wrażliwe na temperaturę w komórkach nerwowych. Po wstrzyknięciu roztworu nanocząstek do oka badacze użyli lasera w bliskiej podczerwieni do rzutowania wzorów na siatkówkę.

W przeprowadzonych eksperymentach skanująca wiązka lasera NIR rzutująca wzór kwadratu o wielkości plamki 20 μm konsekwentnie wyzwalała wysoce zlokalizowaną aktywację neuronów, stymulując komórki dwubiegunowe poprzez kanały jonowe wrażliwe na temperaturę. Wykorzystując sygnał wapniowy do wykrywania aktywności komórkowej zespół potwierdził, że nanocząsteczki wzbudzały komórki dwubiegunowe i zwojowe w układzie odpowiadającym kształtom rzutowanym przez laser.

Co niezwykle istotne eksperymenty wykazały, że ani roztwór nanocząstek, ani stymulacja laserowa nie powodowały wykrywalnych niepożądanych skutków ubocznych, co potwierdzono badaniem markerów metabolicznych stanu zapalnego i toksyczności. Używając sond badacze potwierdzili, że stymulacja laserowa nanocząstek powodowała zwiększoną aktywność w korze wzrokowej myszy - wskazując na to, że wcześniej nieobecne sygnały wzrokowe były przekazywane i przetwarzane przez mózg.

Po pierwsze, mniejsza inwazyjność. Zamiast operacji, wymagany jest jedynie zastrzyk do ciała szklistego, który według badaczy jest jedną z najprostszych procedur w okulistyce.

Po drugie, lepsza rozdzielczość. Rozdzielczość wcześniejszego podejścia była ograniczona przez rozmiar macierzy elektrod - około 60 kwadratowych pikseli. Ponieważ roztwór nanocząstek pokrywa całą siatkówkę, nowe podejście może potencjalnie obejmować całe pole widzenia osoby.

Po trzecie, zachowanie resztkowego widzenia. Ponieważ nanocząstki reagują na światło bliskiej podczerwieni, a nie na światło widzialne, system nie zakłóca resztkowego widzenia, jakie dana osoba może zachować.

Po czwarte, długotrwałe działanie. Badania wykazały, że nanocząstki mogą pozostawać w siatkówce przez miesiące bez znaczącej toksyczności

Dla zastosowań u ludzi badacze przewidują system łączący nanocząstki z systemem laserowym zamontowanym w parze okularów lub gogli. Kamery w tych urządzeniach zbierałyby dane obrazowe ze świata zewnętrznego i wykorzystywały je do sterowania wzorami lasera w podczerwieni. Impulsy laserowe stymulowałyby następnie nanocząstki w siatkówce pacjentów, umożliwiając im widzenie.

Choć potrzeba więcej badań zanim ta metoda będzie mogła zostać wypróbowana w warunkach klinicznych wstępne wyniki są bardzo obiecujące. - Wykazaliśmy, że nanocząstki mogą pozostawać w siatkówce przez miesiące bez większej toksyczności i mogą skutecznie stymulować układ wzrokowy. To bardzo zachęcające dla przyszłych zastosowań - jak podkreśla Jiarui Nie, jeden z głównych badaczy. Złoty człowiek.