先从黑白看起

2011-01-01 00:00:00倪显丽
科学大众(中学) 2011年3期


  每年全球约有150万人因患有原发性视网膜色素变性,而导致失明。而现在一项卓有成效的研究成果将为他们带来福音。瑞士一个神经生物研究小组运用基因疗法,使患有这一疾病的小鼠恢复了视力。
  研究成果最初得益于一项简单却至关重要的观察,对于原发性视网膜色素变性晚期的患者,处于休眠状态的视网膜内仍有一定数量的感光细胞,这些感光细胞能够将光能转化为神经信号。这不是最新才有的医学发现,只不过瑞士的研究小组经过查阅大量医学文献,并结合来自解剖遗体的视网膜切片,重新确认了这一点。
  
  激活残存细胞
  
  我们知道,视网膜有两种类型的感光细胞组成,它们分别是视锥细胞和视杆细胞。视锥细胞可以感知色彩,负责白天的视力:视杆细胞则帮助我们在黑夜里辨别出黑白的影像。
  患有原发性视网膜色素变性的病人,视网膜的感光细胞集体退化,视野逐渐缩小,直至彻底失明。起初,遭殃的是视杆细胞:继而,视锥细胞慢慢丧失感光能力。不过,视锥细胞并不会消失,只是数量有所减少。少量的视锥细胞一直固守在视网膜内,这一发现给研究小组带来了灵感。如果找到一种机制可以激活这些残存的视锥细胞,那么就有可能修复整个视觉系统。
  目前要做到这一点,唯有通过基因操作,向视锥细胞转入一种光敏蛋白基因,其编码的蛋白将在光照刺激下产生电信号。瑞士研究小组在这方面拥有非常丰富的经验。此前,该研究小组已经成功地在另一种细胞,即位于视锥细胞下游的双极细胞内诱导了此类蛋白的表达,使双极细胞得以替代感光细胞发挥作用。现在,要能激活视锥细胞,视力无疑将·恢复得更好。
  瑞士研究小组选择了一种来自光敏细菌叫做盐细胞视紫红质的蛋白。他们分离出该蛋白的编码基因,随后按照基因治疗技术,将其嵌入一个改造病毒的基因组。这种经过改造的“病毒载体”,专以视锥细胞为侵入对象。成果立竿见影,转入的基因在视锥细胞中立刻产生了蛋白表达,视锥细胞开始对光线做出反应,并将电信号传向神经元。视网膜细胞的所有常规反应一应俱全,包括运动反应。
  这一结果,令研究小组非常兴奋。因为这是人类第一次挽回视网膜的所有生理功能,而且还是在病情已经非常严重的阶段。此前,医学界针对原发性视网膜色素变性导致的视网膜病变,一筹莫展。
  
  成果立竿见影
  
  瑞士研究小组对患有原发性视网膜色素变性的小鼠进行基因治疗。试验后发现,小鼠的视力·恢复得很好,它们在视动测试中的表现证实了这一点。小鼠们被放在一个转盘中央的固定平台上,转盘上满是竖直的黑白条纹。当条纹向着一个方向转动,视觉良好的小鼠会本能地转动头部,让视线跟随这些移动的线条。而且,通过改变线条的宽度,还能确定它们的视力好坏。测试显示,基因治疗后的小鼠表现,比起它们患病的同类,要好很多。
  这一成果在人类身上的应用也指日可待。瑞士研究小组从捐献者的遗体上采集了一些视网膜细胞,其中视锥细胞依然在列,只是对光线没有任何反应。试验中,研究人员已使它们产生了同样的蛋白表达,对细胞神经活动的记录更是证明了基因疗法的成功。
  
  看清黑白世界
  
  瑞士研究小组下一步要做的是在灵长动物身上做试验。只有这样,才能确定这一方法是否对人类可行。此外,还有一点亟待理清,那就是确认盐细胞视紫红质不会引发免疫反应。哪怕概率非常低,因为对于身体的其余器官而言,眼睛是一组相对独立的器官。展望未来,最先受益的应该是视锥细胞残存较多的患者,随后才是其他人群。但是,就目前进展来看,仅仅依靠基因疗法是不够的,为避免残余视锥细胞的退化,必须同时辅以神经保护因子治疗。在法国巴黎的视觉研究所,研究人员对人类视网膜培养体实施的基因治疗也取得了成功。
  可以想象得到,获得这一治疗的患者看到的将是一个黑白世界。这是因为视锥细胞原有的蛋白固然能感知蓝、绿、红三色,但盐细胞视紫红质却无法做出这样的区分。同样可以确定的是,日常的光照强度不足以激活盐细胞视紫红质。为此,一种特制的眼镜现已在开发之中,它将能弥补这一缺陷。哪怕这一眼镜前期没有开发出来,对于盲人来说,能够看到黑白的世界,也将是很大的福祉