Прорыв израильтян в области офтальмологии

Авторитетное научное интернет-издание спешит сообщить: Ученые в области биомедицинской инженерии из Техниона (технологический институт в Хайфе) разработали новую технику искусственной стимуляции поврежденной сетчатки, готовя переворот в лечении львиной доли офтальмологических заболеваний – неинавазивными способами.
Инновационность данного метода заключается в сочетании новой, но быстро растущей области нейронауки — оптогенетики (внедрение нервных клеток в каналы со светочувствительными мембранами с помощью генной инженерии, с последующей активацией посредством оптической аппаратуры) с разработкой голографического протеза сетчатки.

Команда исследователей состояла из Инны Реутски-Гефен, профессора Шая Шоама, и соавторов: Лиора Голан, доктор Найруз Фарах, Ади Шейтер, Лимур Цур и доктор Инбар Брош. По словам профессора Шоама, дегенеративные болезни сетчатки являются основным фактором слепоты в современном мире. Данные заболевания постепенно разрушают фоторецепторы, работающие в качестве световых сенсоров, в то время как менее важные клетки сетчатки сохраняют свою активность, в частности — ганглионарные клетки (нейроны, генерирующие нервные импульсы).

Искусственная стимуляция этих нейронов дает шанс обойти пострадавшие клетки сетчатки. Уже сейчас есть возможность восстановить функциональность до базового уровня с помощью встроенных хирургическим путем электронных имплантатов, стимулирующих оставшиеся клетки сетчатки тем же образом, каким кохлеарные имплантаты в форме раковины помогают людям с нарушениями слуха. Подход исследователей из Техниона отличается тем, что его цель – стимулировать клетки сетчатки без целенаправленной имплантации, а в перспективе и вовсе отмести необходимость инвазивного лечения.

Инна Реутски-Геффен объясняет образ действия новой методики: «Наш оптогенетический подход основан на реакции светочувствительных ионных каналов, находящихся в ганглионарных клетках сетчатки. Эти клетки по природе своей прозрачные и не реагируют на свет, но после активизации каналов, они превращаются в световые сенсоры, способные заменить атрофировавшиеся фоторецепторы. Для того, чтобы создать четкое восприятие мозга, необходимо задействовать большое количество нейронов одновременно, как это происходит в обычной визуальной обработке. И чтобы добиться максимального сходства с естественным процессом визуальной обработки, необходимо достигнуть максимальной точности в пространстве и во времени.

В результате нашего исследования, мы продемонстрировали, что оптическая стимуляция этих клеток с помощью голографического проецирования позволяет обширную и одновременную стимуляцию большой группы клеток при сохранении максимальной точности в пространстве и во времени – таких результатов невозможно добиться обычной электростимуляцией. Таким образом, голографическая фотостимуляция способна восстановить клеточную активность, полностью имитируя поведение здоровой, зрячей сетчатки».

Голографический метод, разработанный в исследовании, использует дифракционный пространственный модуль света для создания изображений на фокальной плоскости. Этот подход экономит энергию, не отбрасывая слишком много света. По словам исследователей, это будет особенно полезно на следующих этапах исследования, когда будет необходимо создать максимально миниатюрную систему «протезирования» сетчатки.

Доктор Шоам также подчеркивает, что данный подход можно применить не только в офтальмологии, но и к любой сети клеток, способных реагировать на светочувствительные каналы, что в будущем может стать основой для новейшей медицинской аппаратуры. В долгосрочной перспективе это исследование послужит промежуточным этапом в расшифровке нейронного кода всего головного мозга, чем откроет новые возможности и для неврологии.