Золотые наночастицы восстанавливают зрение при макулярной дегенерации

Новое исследование показывает, что золотые наночастицы, введенные в сетчатку, могут восстановить зрение у мышей с дегенерацией сетчатки, предлагая менее инвазивную альтернативу существующим на данный момент способам протезирования сетчатки. При активации с помощью инфракрасного излучения эти наночастицы стимулируют клетки сетчатки, обходя поврежденные фоторецепторы.

 

Эта активация приводит к передаче зрительного сигнала в мозг, что подтверждается активностью зрительной коры. Исследователи представляют себе будущее устройство, объединяющее эти наночастицы с лазерными очками для восстановления функционального зрения у людей.

Основные факты:

• Направленная активация: золотые наночастицы стимулируют биполярные и ганглиозные клетки с помощью инфракрасного света.
• Неинвазивный подход: в отличие от имплантации электродов, доставка наночастиц осуществляется с помощью простых инъекций в глаз.
• Восстановление зрительных сигналов: Визуализация мозга подтвердила активацию зрительной коры после лечения у мышей.

Источник: Брауновский университет (Brown University)

Новое исследование ученых из Университета Брауна предполагает, что золотые наночастицы - микроскопические частички золота в тысячи раз тоньше человеческого волоса - однажды могут быть использованы для восстановления зрения у людей с макулярной дегенерацией и другими заболеваниями сетчатки. 

В исследовании, опубликованном в журнале ACS Nano и поддержанном Национальным институтом здравоохранения (National Institutes of Health), исследовательская группа показала, что наночастицы, введенные в сетчатку, могут успешно стимулировать зрительную систему и восстанавливать зрение у мышей с заболеваниями сетчатки.

Результаты исследования показывают, что новый тип системы зрительного протеза, в которой наночастицы используются в сочетании с небольшим лазерным устройством, носимым вместе с очками, может однажды помочь снова видеть людям с заболеваниями сетчатки. 

“Это новый тип протеза сетчатки, который может восстановить зрение, утраченное в результате дегенерации сетчатки, без необходимости проведения сложной хирургической операции или генетической модификации”, - сообщила Цзяжуй Не (Jiarui Nie), научный сотрудник Национального института здравоохранения, которая руководила исследованием во время работы над докторской диссертацией в Брауновском университете.

“Мы считаем, что этот метод может потенциально трансформировать парадигмы лечения дегенеративных заболеваний сетчатки”.

Цзяжуй Не выполнила работу в лаборатории Джонгхвана Ли (Jonghwan Lee), доцента Школы инженерии Брауновского университета и преподавателя Института науки о мозге Карни при Брауновском университете, который курировал работу и был старшим автором исследования. 

Заболевания сетчатки, такие как макулярная дегенерация и пигментный ретинит, поражают миллионы людей в США и во всем мире. Эти заболевания повреждают светочувствительные клетки сетчатки, называемые фоторецепторами - палочками и колбочками - которые преобразуют свет в крошечные электрические импульсы.

Эти импульсы стимулируют клетки других типов, расположенные дальше по зрительной цепочке, называемые биполярными и ганглиозными клетками, которые обрабатывают сигналы фоторецепторов и отправляют их в мозг.

В этом новом подходе наночастицы вводятся непосредственно в сетчатку, чтобы обойти поврежденные фоторецепторы. Когда инфракрасный свет фокусируется на наночастицах, они генерируют небольшое количество тепла, которое активирует биполярные и ганглиозные клетки примерно так же, как это делают импульсы фоторецепторов.

Поскольку такие заболевания, как макулярная дегенерация, в основном затрагивают фоторецепторы, не повреждая биполярные и ганглиозные клетки, эта стратегия может помочь восстановить утраченное зрение.

В этом новом исследовании исследовательская группа проверила подход с использованием наночастиц на сетчатке мышей и на живых мышах с заболеваниями сетчатки. После инъекции жидкого раствора наночастиц исследователи использовали узорчатый лазерный свет ближнего инфракрасного диапазона для проецирования фигур на сетчатку.

Используя кальциевый сигнал для обнаружения клеточной активности, команда подтвердила, что наночастицы возбуждают биполярные и ганглиозные клетки в формах, соответствующих формам, проецируемым лазером.

Эксперименты показали, что ни раствор наночастиц, ни лазерная стимуляция не вызвали заметных побочных эффектов, на что указывают метаболические маркеры воспаления и токсичности.

Используя датчики, исследователи подтвердили, что лазерная стимуляция наночастиц вызвала повышенную активность в зрительной коре мышей - признак того, что ранее отсутствовавшие зрительные сигналы передаются и обрабатываются мозгом.

По словам исследователей, это признак того, что зрение хотя бы частично восстановилось, и это хороший знак для потенциальной возможности внедрения подобной технологии у людей.

Для использования людьми исследователи представляют систему, которая объединяет наночастицы с лазерной системой, установленной в паре с очками.

Камеры в очках будут собирать данные изображений из внешнего мира и использовать их для формирования рисунка инфракрасного лазера. Затем лазерные импульсы будут стимулировать наночастицы в сетчатке глаз людей, позволяя им видеть. 

Этот подход аналогичен подходу, который был одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для использования человеком несколько лет назад. Старый подход сочетал в себе систему камер с небольшой решеткой электродов, которая хирургическим путем имплантировалась в глаз. По словам Цзяжуй Не, подход с использованием наночастиц имеет несколько ключевых преимуществ.

Во-первых, это гораздо менее инвазивный способ лечения. По словам Цзяжуй Не, в отличие от хирургического вмешательства “интравитреальная инъекция является одной из самых простых процедур в офтальмологии”. 

Есть и функциональные преимущества. Разрешение предыдущего подхода было ограничено размером электродной матрицы - около 60 квадратных пикселей.

Поскольку раствор наночастиц покрывает всю сетчатку, новый подход потенциально может охватить все поле зрения человека. А поскольку наночастицы реагируют на ближний инфракрасный свет, а не на видимый свет, система не обязательно влияет на остаточное зрение, которое может сохраниться у человека.

По словам Цзяжуй Не, необходимо провести дополнительную работу, прежде чем этот подход можно будет опробовать в клинических условиях, однако ранние исследования показывают, что проведение клинических испытаний возможно.

“Мы показали, что наночастицы могут оставаться в сетчатке в течение нескольких месяцев без какой-либо серьезной токсичности”, - рассказала Цзяжуй Не об исследовании. - “И мы показали, что они могут успешно стимулировать зрительную систему. Это дает надежду на использование в будущем данного подхода для лечения дегенеративных заболеваний сетчатки”.

Ссылка на источник

Хотите больше новостей? Подпишитесь на наши новости в Телеграм и Вконтакте.