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基因疗法有望帮助失明小鼠重见光明

来源:中国科技信息网Chinainfo
摘要:据《新科学家》杂志网络版2006年4月5日报道,最近,研究人员宣布,在绿色海藻中经常存在的一种蛋白质可以使失明小鼠的视网膜细胞对光的敏感性增强,如果这项技术得到进一步的改进和提高,那么有一天将有助于患有先天遗传性眼疾的病人重见光明。实验研究发现,运用这种海藻蛋白进行的基因治疗可以增强小鼠视网膜细胞对光的......

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        据《新科学家》杂志网络版2006年4月5日报道,最近,研究人员宣布,在绿色海藻中经常存在的一种蛋白质可以使失明小鼠的视网膜细胞对光的敏感性增强,如果这项技术得到进一步的改进和提高,那么有一天将有助于患有先天遗传性眼疾的病人重见光明。

        实验研究发现,运用这种海藻蛋白进行的基因治疗可以增强小鼠视网膜细胞对光的敏感性,这些小鼠预先经过实验处理使它们失明。实验研究结果表明不仅仅啮齿类动物的视网膜细胞对光的敏感性增强,而且动物大脑的视觉处理中心接受的刺激信号也增多,这一切都归功于这种特殊的海藻蛋白。通过一种无毒性的病毒将该蛋白导入动物的视网膜细胞。然而,目前还不清楚动物的视力能否恢复。美国密歇根州韦恩大学医学院的潘卓华指出,将这种方法用于治疗人类的眼部疾病还有很长的路要走,还有许多需要进一步的研究和证实。

        在健康的眼中,视网膜背后的视杆和视锥细胞通过一些特殊的色素触发了对光的级联反应,从而使某些特定的离子进入细胞。发生的这些电化学发应就会将视觉信息通过神经元传入大脑中枢。先天遗传性眼底退化性疾病诸如视网膜白斑可以引起视网膜的视觉敏感细胞缺失,最终往往会导致完全失明。

        潘卓华及其同事应用基因疗法使动物缺失对光敏感的视杆细胞和视锥细胞恢复光觉。最后,他们通过无毒性的病毒携带技术将一种光敏感蛋白的基因传入啮齿类动物的视网膜细胞内,绿色海藻就是使用这种蛋白来感知光线。几周以后,研究人员检测这些缺失光敏感反应的细胞内是否含有这种称为chop-2的海藻蛋白,对其中的阳性细胞进行进一步的实验室检测,在细胞膜表面使用可以感知电化学变化的探针检测细胞对光的敏感性。结果表明没有进行基因注入的细胞不会发生光反应。

        潘卓华补充说,有chop-2蛋白质的视网膜细胞对光反应的阈值约是每平方厘米10的14次方光子,但在实验中如果给视网膜细胞注射了携带基因的病毒,这个数值会提高。人眼睛的视锥细胞对光反应的阈值约是每平方厘米10的10次方光子,视杆细胞对光反应的阈值约是每平方厘米10的7次方光子。研究小组也将探针插入小鼠大脑视觉皮层区,这一区域负责处理由眼睛摄入的信息。在小鼠眼前给予光刺激会激发该大脑视觉皮层区的活性,但这并不意味小鼠可以得到有用的视觉信息。

        潘卓华认为,这种视觉活性的价值目前还不清楚,大脑对这种视觉信息的解释还需要更进一步的探索研究。



            英文原文链接参见:http://www.newscientist.com/article/dn8955-gene-therapy-helps-blind-mice-see-the-light.html



        迄今为止,还没有什么方法能够有效修复退化的视觉神经细胞。然而一项新的研究却让我们看到了希望——向小鼠眼中注射一种海藻光受体蛋白质可以恢复一些处理视觉信息的能力。  

        光感受器能够将光信号转化为电脉冲,并通过视网膜神经细胞将其传送至大脑。如果这些光感受器被损伤或者破坏了——就像一些遗传疾病,例如色素性视网膜炎那样——那么视网膜神经细胞便失去了传递的信号,最终导致视觉丧失。美国密歇根州底特律市韦恩州立大学的视觉神经学家Zhuo-Hua  Pan于是便想搞清,是否存在一种方法,能够让视网膜神经细胞像光感受器那样工作。  

        一种最近从海藻中克隆出的感光色素基因似乎是一个很好的起点。感光色素使得海藻能够感知光线,并且由于它是通过一种单一基因编码的,因此这种脱氧核糖核酸(DNA)很容易合并到一种病毒当中。Pan和同事将改进后的病毒注射进缺乏光感受器的小鼠眼中。在此后的三到四周里,捆绑在基因上的荧光标记“点亮”了视网膜神经细胞,这意味着它们已经表达了感光色素。通常情况下,视网膜神经细胞并不会向能够对光线作出响应的大脑视觉皮层传输信号,但是这些神经细胞却有这样的功能。并且这一结果能够持续很长时间——至少在注射后的12个月中,视网膜神经细胞能够持续对光线作出响应。科学家们在4月6日出版的《神经细胞》杂志上报告了这一研究成果。  

        这些光信号能够补偿丧失的视觉吗?Pan表示:“我们还不能这样肯定。”Pan的研究小组下一步还将进行行为学研究——对小鼠的视觉敏锐度进行测试。另一个复杂的问题就是病毒媒介并不是“特效药”,因此它将向所有的视网膜细胞传递基因。理论上讲,病毒应该仅仅以两极细胞为目标,后者在处理光信号的过程中具有重要作用。Pan的研究小组还计划改进感光色素基因,从而增加光灵敏性。  

        加利福尼亚大学伯克利分校的视觉专家John  Flannery表示,这一研究结果具有“很大的希望”。Flannery指出,接下来,搞清小鼠视觉状况的行为学测试将是重要的一步,这将确定这种方法的功效。
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