«Пациенты получали генную терапию только на один глаз (их зрячий глаз хуже), и хотя мы визуализировали их мозг только примерно два года спустя, в среднем мы видели большие различия между сторонами мозга, связанными с обработанной областью – инъецированный глаз и сторона, соединенная с необработанным глазом », – сказал ведущий автор Манзар Аштари, доктор философии, директор отдела визуализации ЦНС в Центре современной ретинальной и офтальмологической терапии в отделении офтальмологии в Пенсильвании. Аштари – бывший директор отдела анализа диффузных тензорных изображений и морфометрии мозга в CHOP.
«Это элегантная демонстрация того, что эти пути визуальной обработки могут быть восстановлены даже спустя долгое время после периода, когда предполагалось, что произойдет потеря пластичности», – сказал старший автор Жан Беннетт, доктор медицинских наук, доктор философии.M. Кирби, профессор офтальмологии в Пенсильвании и директор Центра современной ретинальной и офтальмологической терапии.
Команда исследовала десять пациентов с врожденным амаврозом Лебера 2 типа (LCA2), редким заболеванием, которым страдают те, кто наследует плохую копию гена LCA2 от каждого из родителей. рождаются, а затем испытывают прогрессирующую потерю оставшегося зрения, делая их полностью слепыми к середине жизни.
В одной из первых больших историй успеха генной терапии команда Беннета и другие продемонстрировали эффективность увеличения гена LCA2 в тестах на животных, начиная с начала 2000-х годов. Основная стратегия – ввести безвредный вирус, который вставляет хорошие копии нормального гена LCA2 в клетки сетчатки.
Пациенты, прошедшие генную терапию, обычно из слепых или почти слепых превратились в частично зрячие и почти нормально ориентирующиеся.
Один вопрос, нависший над полем, заключался в следующем: даже если функция сетчатки улучшится, насколько хорошо могут восстановиться пути обработки зрительной информации в мозгу после нескольких лет почти полной слепоты, когда эти неиспользуемые пути неизбежно ослабнут?
Аштари, специалист по нейровизуализации, ответил на этот вопрос с помощью нескольких экспериментов. Сначала она сравнила группу LCA2, которая изначально получала генную терапию на один глаз из соображений безопасности, с контрольной группой того же возраста с нормальным зрением.
Используя передовой метод МРТ для выявления глубоких мозговых связей, она обнаружила, что, хотя связность зрительного пути от обработанного глаза у пациентов с LCA2 была аналогична таковой у зрячих контролей, необработанный глаз показал более слабую связь с мозгом по сравнению с соединения для обрабатываемой стороны. Данные показали, что проводящие пути сетчатка-мозг в обработанных глазах в группе LCA2 казались почти такими же надежными, как и соответствующие пути в зрячей контрольной группе, подразумевая, что эти пути в значительной степени восстановились у пациентов с LCA2 после вмешательства на сетчатке.
«Это было то, что мы ожидали увидеть – чем больше обработанный глаз видит мир и взаимодействует с окружающей средой, тем больше он стимулирует путь и тем сильнее становится соединительный путь между сетчаткой и мозгом», – сказал Аштари.
Результат был достигнут, несмотря на то, что многим пациентам с LCA2 было около 20 лет, а одному – даже 45 лет – возраст, когда способность нервной системы к самовосстановлению, как полагают, значительно снизилась.
Аштари также обнаружил явный намек в данных о том, что пути прохождения лечения в глазах, как правило, были в лучшей форме по прошествии большего количества времени с момента лечения, подразумевая, что эти пути продолжают улучшаться с использованием. Напротив, в необработанных глазных путях со временем наблюдалось явное снижение.
В дальнейших тестах Аштари использовал функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), чтобы подтвердить более сильную связь между зрительными волокнами мозга и обработанным глазом.
У нормальных зрячих людей была симметричная реакция мозга, стимулированная данным глазом, тогда как пациенты с LCA2 демонстрировали гораздо более сильные мозговые реакции при стимуляции обработанного глаза.
«Все это отражает результаты других тестов на этих реципиентах генной терапии, которые показывают, что они тоже функционируют лучше», – сказал Беннетт.
Пациенты в этом исследовании с тех пор получали генную терапию для глаз, которые изначально не лечились. Команда Беннета в настоящее время завершает более крупное клиническое исследование фазы 3, результаты которого, как ожидается, будут рассмотрены FDA в следующем году, что потенциально приведет к более широкому клиническому применению терапии, восстанавливающей LCA2.
В связи с этим более крупным испытанием Аштари в настоящее время проводит всестороннее исследование изображений, среди прочего, сравнения мозга пациентов до и после лечения. «Я уверен, что по мере продвижения этого исследования Аштари сможет выявить тонкие пространственно-временные детали нейронной пластичности у людей», – сказал Беннетт.
Другими соавторами исследования были Филип А. Кук, Кеннет С. Шиндлер, Кэтлин А. Маршалл, Пуйя Араванд, Джеймс К. Джи и Альберт М. Магуайр, все из Пенна; Лаура Л. Цицковски и Арастоо Воссоу из CHOP; Хуэй Чжан из Университетского колледжа Лондона; и Крис I. Бейкер из Национального института здоровья.
Финансирование было предоставлено Национальным институтом глаз (R21EY020662, 8DP1EY023177, 1R24EY019861, P30 EY001583); Фонд борьбы со слепотой, Исследования по предотвращению слепоты; и F.M. Фонд Кирби.