Investigadores de Stanford restauran la vista de ratones ciegos mediante terapia génica

Algo bastante increíble ha sucedido dentro de un laboratorio médico de Stanford. Los ratones, que se hicieron ciegos por el daño en su nervio óptico, han sido entrenados para ver nuevamente a través de una combinación de terapias de estimulación visual y genética. Esta es la primera vez en la historia que las conexiones rotas entre el ojo y el cerebro se han restablecido con éxito en un mamífero, y podrían ofrecer esperanza para los humanos con una amplia variedad de lesiones y enfermedades oculares, incluido el glaucoma.

"Soy muy optimista de que dentro de los próximos cinco años, vamos a recibir un tratamiento que podría no ser una restauración completa de la visión, sino un tratamiento para la ceguera en una serie de afecciones importantes", dijo Andrew Huberman, autor principal de investigacion, dice Inverso. Los resultados del estudio en ratones fueron publicados el lunes en Naturaleza neurociencia.

Esto es lo que hizo el equipo de Huberman. El experimento involucró a cerca de 100 ratones en total; Los científicos "indujeron la ceguera" en un ojo haciendo una incisión quirúrgica y pellizcando el nervio óptico con un fórceps. A diferencia de las células en otras partes del cuerpo, las células nerviosas del sistema nervioso central no se regeneran naturalmente. Es similar a la forma en que las lesiones y accidentes cerebrovasculares de la médula espinal llevan a un deterioro físico permanente; Las neuronas que conectan el ojo con el cerebro funcionan de la misma manera.

Después de hacer que los ratones fueran funcionalmente ciegos, los investigadores comenzaron a jugar con formas de estimular el recrecimiento de las neuronas. Algunos ratones recibieron una terapia génica viral: a sus ojos se les inyectó un virus, pero en lugar de ser dañinos, este virus entregó una sección de ADN diseñada para estimular el crecimiento en las células diana. Este método funcionó … más o menos. Los axones neurales mostraron cierto crecimiento hacia el cerebro, pero no lo suficiente como para restablecer la conexión. Los ratones estaban tan ciegos como sin tratamiento.

Otro grupo de ratones recibió un tratamiento de estimulación visual no invasivo. Fueron colocados en "una especie de teatro IMAX para ratones", dice Huberman, donde durante unas horas al día se les mostraron rayas en blanco y negro. La idea aquí es que las neuronas no volverán a crecer a menos que haya pulsos eléctricos corriendo a través de ellas. Esta estimulación intensa debería, en teoría, alentar a los axones a empujar más allá del sitio de la lesión y al cerebro. Resultados? Meh - la terapia algo funcionó, pero no realmente. Los ratones que recibieron este tratamiento mostraron casi tanto recrecimiento neural como los que recibieron terapia génica.

La magia sucedió cuando los investigadores combinaron las dos terapias. "Vimos un enorme efecto sinérgico", dice Huberman. “Hubo un aumento de 500 veces en la distancia y la velocidad con que crecieron los axones de las células ganglionares de la retina. Y en el mismo período de tiempo que normalmente no crecerían en absoluto, lograron volver a crecer en el cerebro. Así que eso fue realmente increíble, y cuando lo vimos por primera vez, ni siquiera lo creímos. Pero lo repetimos varias veces, en al menos 20 ratones, y también lo confirmamos con una variedad de experimentos de control, y confiamos en ese resultado ahora ".

Y aquí está la parte sorprendente: Esos ratones pudieron ver de nuevo. Su visión no se restauró por completo, pero fue lo suficientemente bueno como para que pudieran distinguir una sombra en crecimiento, imitando a un depredador que se aproxima y respondiendo de manera apropiada, corriendo para protegerse. Este sería el equivalente funcional en humanos de pasar de ser completamente ciego a ser capaz de distinguir objetos grandes y su posición en una habitación, dice Huberman.

Otra pregunta importante de investigación fue si, si se pudiera estimular el recrecimiento neuronal, esas neuronas crecerían en la dirección correcta y se conectarían con el punto correcto en el cerebro. "¿Podría ser que la razón por la que las neuronas no se regeneran es porque es mejor no tener conexiones que las conexiones incorrectas?", Pregunta Huberman. Hay diferentes tipos de células gangliales de la retina, y no querría, por ejemplo, las células que responden al movimiento que se conecta con la parte de su cerebro que regula el estado de ánimo. "Eso sería malo, porque entonces, podrías imaginar que cada vez que algo se mueve a través de tu campo visual, restablecerías tu estado de ánimo o tendrías algún ajuste en el estado de ánimo".

Pero, por la razón que sea, los axones cortados conservaron su capacidad para encontrar la vía correcta y conectarse con la región correcta del cerebro. Los investigadores pudieron demostrar esto modificando genéticamente algunos de los ratones para que solo ciertos tipos de células en su nervio óptico expresen la proteína verde fluorescente (GFP). Luego, una vez que las vías volvieron a crecer, los científicos pudieron ver a dónde habían ido y confirmar que volvieron a conectarse al mismo lugar donde habían estado antes de la lesión. “Lo que descubrimos es que cuando estas células se regeneran, encuentran el camino a casa. Siguen estos caminos largos y tortuosos, pero encuentran su camino ", dice Huberman.

Eso es una gran noticia, especialmente porque Huberman no quiere perder tiempo en experimentar con seres humanos. "Vamos directamente a lo humano", dice. "He estado trabajando en el desarrollo de retina y sistemas visuales durante casi dos décadas, y he llegado al punto en el que siento que el campo tiene las herramientas y está listo para comenzar a realizar ensayos de terapia génica en humanos". Algunos investigadores Ya están usando terapia génica viral similar en ensayos en humanos, dice.

Huberman también está trabajando con investigadores en software de realidad virtual, juegos y teléfonos para desarrollar programas que funcionarán como un IMAX para ratones como una forma de estimular las conexiones a través del nervio óptico. El glaucoma es la segunda causa principal de ceguera en los seres humanos, y funciona de manera muy parecida al pinchazo del nervio óptico en los ratones, como resultado de una presión creciente sobre el nervio óptico que degenera progresivamente las conexiones neuronales. (La principal causa de ceguera en los humanos son las cataratas, que son curables mediante la extirpación quirúrgica).

Pero las implicaciones para esta investigación van más allá de devolver la vista a los ciegos, subraya Huberman. Se podrían desarrollar intervenciones similares para lidiar con la degeneración del sistema nervioso central en una variedad de afecciones: recrecimiento de la médula espinal después de la lesión, reconectando las vías para las neuronas motoras después de un accidente cerebrovascular, incluso manteniendo las neuronas involucradas en el aprendizaje y la memoria frente al Alzheimer.

Huberman dice que está bastante seguro de que esta área de investigación continuará dando grandes pasos. El Instituto Nacional del Ojo ha iniciado su Iniciativa de objetivos audaces, que se compromete específicamente a desarrollar tratamientos para la ceguera donde la causa de la ceguera está en la conexión entre el ojo y el cerebro. Imagínese: podría haber un futuro en el que la degeneración se reemplace con la regeneración.