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Jul 15, 2023

Una cura per la cecità potrebbe venire dalle alghe

Sarah Zhang Le alghe che potrebbero curare la cecità non si vedono nemmeno, tecnicamente. Le Chlamydomonas reinhardtii sono semplici alghe verdi unicellulari che vivono nell'acqua e nella terra. Hanno un corpo rotondo, due

Sara Zhang

Tecnicamente le alghe che potrebbero curare la cecità non vedono nemmeno. Le Chlamydomonas reinhardtii sono semplici alghe verdi unicellulari che vivono nell'acqua e nella terra. Hanno un corpo rotondo, due code a forma di frusta e un unico occhio primitivo (nemmeno un occhio, in realtà, una macchia oculare) che usano per cercare la luce solare per la fotosintesi.

Come gli occhi umani, però, anche quella macchia oculare utilizza proteine ​​sensibili alla luce. Uno di questi si chiama channelrhodopsin-2, ed è questa proteina algale, trapiantata nella retina umana, che un giorno potrebbe restituire la vista ai non vedenti. E questo non è solo un sogno lontano: il mese scorso, la FDA ha approvato gli studi clinici sull'uomo per la società RetroSense con sede ad Ann Arbor per fare proprio questo.

Prendi un respiro. Sì, sembra piuttosto folle, ma non del tutto folle. La canalirodopsina-2, vedete, è una rock star del mondo delle neuroscienze. Negli ultimi dieci anni, i neuroscienziati hanno utilizzato questa proteina per far reagire i neuroni alla luce. I neuroni in genere non rispondono alla luce, dato che sono bloccati all'interno dei crani e tutto il resto, ma codificano geneticamente la proteina nei neuroni e gli scienziati possono facilmente sondare i circuiti cerebrali con la luce, una tecnica nota come optogenetica.

Se la channelrodopsina-2 funziona nelle cellule cerebrali, perché non anche in quelle oculari? E così RetroSense sta pianificando di utilizzare per la prima volta in assoluto l’optogenetica negli esseri umani, reclutando 15 pazienti resi ciechi dalla retinite pigmentosa, una malattia genetica dell’occhio, per la sua sperimentazione clinica. "Stiamo cercando di farlo decollare quest'anno in autunno", afferma il CEO Sean Ainsworth.

RetroSense utilizzerà un virus per inserire copie del gene della canalrodopsina-2 nei neuroni della retina interna, che normalmente non sono sensibili alla luce. (I bastoncelli e i coni sono le solite cellule sensibili alla luce.) Questa è la terapia genica, e la terapia genica per curare le malattie genetiche dell'occhio non è un'idea radicalmente nuova. In diversi studi clinici, i ricercatori hanno iniettato virus che trasportavano una copia normale di un gene per compensare la copia difettosa di un paziente e ripristinare la vista. Ma qui sta la differenza: RetroSense non inserisce un gene di un altro essere umano, di un altro mammifero o addirittura di un altro animale, ma di un'alga. Dimentica il cross-specie: questo è cross-domain.

Non è iniziato con le alghe. RetroSense sta concedendo in licenza la sua tecnologia a Zhuo-Hua Pan, un ricercatore sulla visione della Wayne State University che studia come ripristinare la vista quando i bastoncelli e i coni dell'occhio muoiono. Questo è ciò che accade in malattie come la retinite pigmentosa o la degenerazione maculare legata all'età. La soluzione ovvia risolve le carenze umane con i geni umani: codificare le proteine ​​sensibili alla luce dei bastoncelli umani nelle altre cellule funzionali della retina malata. Ma queste proteine ​​sono complesse e devono lavorare di concerto con molte altre proteine, il che significa che gli scienziati devono inserire diversi geni. "Pensavamo che sarebbe stato quasi impossibile da realizzare", afferma Pan.

Nel 2003, Pan si è imbattuto in un articolo sulla channelrhodopsin-2 di Chlamydomonas reinhardtii. Gli scienziati hanno iniziato a inserirlo nelle cellule dei mammiferi e tutto ciò di cui avevano bisogno era un gene e una proteina. "Ha funzionato perfettamente, anche all'inizio", afferma Pan. "Fondamentalmente è stato davvero, davvero fortunato." Le centinaia di laboratori di neuroscienze che si affidano all’optogenetica potrebbero dire lo stesso.

Andy Greenberg

Ngofeen Mputubwele

Giuliano Chokkattu

Matt Simone

Inserendo la channelrodopsina-2 nei neuroni retinici interni si evita gran parte della complessità dell'occhio. La prima cosa che devi sapere su come funziona l'occhio è che non ha senso. Per prima cosa, sembra essere cablato al contrario: la luce deve passare attraverso diversi strati di neuroni prima di raggiungere i bastoncelli e i coni sensibili alla luce nella parte posteriore della retina, che poi deve inviare segnali elettrici attraverso tutti quegli strati di neuroni. sulla strada per il cervello. (Nel diagramma, la parte posteriore della retina è in alto.) Anche i bastoncelli e i coni hanno la stessa cosa al contrario: si attivano nell'oscurità, non nella luce, e invertire quel codice fa parte del lavoro di quei neuroni. Se l'occhio umano era l'opera di un progettista intelligente, questi era un pazzo.