Degenerazione maculare: ripristino della visione mediante terapia genica

Immagine: sistema a tre componenti: anticorpi (blu), nanorod di oro (oro) e canale sensibile al calore (struttura nella membrana; sotto il coniugato nanorod di anticorpo-oro). Credito: Dasha Nelidova / Institute of Clinical and Molecular Ophthalamogy Basel (IOB).

La degenerazione maculare è una delle principali cause di disabilità visiva in tutto il mondo; ne sono colpite quasi 200 milioni di persone. I fotorecettori nella retina sono responsabili della cattura della luce proveniente dall’ambiente. I fotorecettori malati perdono la loro sensibilità alla luce, il che può portare a disturbi della vista o persino alla cecità completa.

Gli scienziati dell’Institute of Molecular and Clinical Ophthalmology Basel (IOB), insieme ai colleghi del German Primate Center (DPZ) – Leibniz Institute for Primate Research di Göttingen, hanno sviluppato un approccio terapeutico completamente nuovo basato sulla terapia genica. I ricercatori sono riusciti ad attivare i fotorecettori degenerati usando la luce nel vicino infrarosso. (“In fisica la radiazione infrarossa (IR) è la radiazione elettromagnetica con banda di frequenza dello spettro elettromagnetico inferiore a quella della luce visibile, ma maggiore di quella delle onde radio, ovvero lunghezza d’onda compresa tra 700 nm e 1 mm (banda infrarossa). Il termine significa “sotto il rosso” (dal latino infra, “sotto”) perché il rosso è il colore visibile con la frequenza più bassa).

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Science.

Durante la progressione delle malattie degenerative dei fotorecettori, coesistono regioni fotorecettrici sensibili alla luce e regioni fotorecettrici insensibili alla luce, nella retina. Ad esempio, i pazienti con degenerazione maculare perdono la vista nella parte centrale della retina, ma mantengono la vista periferica. Gli scienziati sono ora riusciti a sviluppare un nuovo approccio terapeutico per ripristinare la sensibilità alla luce nella degenerazione della retina senza influire negativamente sulla visione rimanente. Sono stati ispirati da specie come pipistrelli e serpenti che possono localizzare la luce nel vicino infrarosso emessa dai corpi delle loro prede utilizzando canali ionici sensibili al calore in grado di rilevare il calore della luce nel vicino infrarosso. Ciò consente a pipistrelli e serpenti di sovrapporre immagini termiche e visive nel cervello e quindi reagire al loro ambiente con maggiore precisione.

Vedi anche: Interleuchina-4 (IL-4) coinvolta nello sviluppo della degenerazione maculare

Per dotare i fotorecettori retinici di una sensibilità alla luce nel vicino infrarosso, i ricercatori hanno ideato un sistema a tre componenti. Il primo componente contiene DNA ingegnerizzato che garantisce che la codifica genica per il canale sensibile al calore sia espressa solo nei fotorecettori. Il secondo componente è un nanorod d’oro, una piccola particella che assorbe efficacemente la luce del vicino infrarosso. Il terzo componente è un anticorpo che garantisce un forte legame tra il canale sensibile al calore espresso nei fotorecettori e i nanorodi d’oro che catturano localmente la luce nel vicino infrarosso e rilasciano localmente calore.

I ricercatori hanno prima testato il loro sistema nei topi ingegnerizzati con degenerazione della retina, confermando che la luce nel vicino infrarosso eccita efficacemente i fotorecettori e che questo segnale viene trasmesso alle cellule gangliari della retina, che rappresentano l’output della retina verso i centri visivi superiori del cervello. Successivamente, hanno dimostrato che la stimolazione dell’occhio del topo con la luce nel vicino infrarosso viene rilevata anche dai neuroni in un’area cerebrale che è importante per la visione cosciente, la corteccia visiva primaria. I ricercatori hanno anche progettato un test comportamentale in cui i topi non vedenti non trattati non sono stati in grado di utilizzare la stimolazione nel vicino infrarosso per imparare un compito semplice mentre i topi non vedenti trattati con il sistema a tre componenti hanno svolto il compito utilizzando lo stimolo della luce nel vicino infrarosso.
In collaborazione con Arnold Szabo, coautore dell’articolo e assistente Professore all’Università di Semmelweis in Ungheria, i ricercatori hanno potuto testare il loro nuovo approccio sulle retine umane mantenute in vita in un terreno di coltura per mesi. I risultati sperimentali hanno mostrato che in seguito al trattamento con il metodo della terapia genica a tre componenti, le esposizioni alla luce nel vicino infrarosso hanno riattivato i circuiti visivi della retina umana.
“Riteniamo che la stimolazione della luce nel vicino infrarosso sia un passo importante per fornire una visione utile ai pazienti non vedenti”, afferma Daniel Hillier, capo del gruppo di ricerca junior Visual Circuits and Repair presso DPZ. “Vogliamo dare speranza ai non vedenti con queste scoperte e intensificheremo ulteriormente le nostre attività di ricerca in quest’area qui alla DPZ nell’ambito del nostro progetto principale, che si concentra sul ripristino della visione“.
Fonte: Science