Оптогенетичні підходи до відновлення зору Щорічний огляд науки про бачення
Щорічний огляд науки про бачення
Чжуо-Хуа Пан, 1,2 Ци Лу, 2 Андінг Бі, 1 Олександр М. Діжур, 3 та Гері В. Абрамс 1
Анотація
Сильна втрата фоторецепторних клітин при спадкових або набутих дегенеративних захворюваннях сітківки може призвести до часткової втрати зору або повної сліпоти. Оптогенетична стратегія відновлення зору використовує оптогенетичні засоби для перетворення вижилих внутрішніх нейронів сітківки у фоточутливі клітини; таким чином, світлочутливість надається сітківці після загибелі фоторецепторних клітин. Дослідження, що підтверджують концепцію, особливо ті, що використовують мікробні родопсини, продемонстрували відновлення світлових реакцій у вижилих нейронах сітківки та візуальну поведінку на моделях тварин. Також був досягнутий значний прогрес у вдосконаленні мікробних оптогенетичних засобів на основі родопсину, розвитку опосередкованої вірусом доставки генів та націлюванні на специфічні нейрони сітківки та субклітинні компартменти клітин гангліїв сітківки. У цій статті ми розглядаємо поточний стан галузі та окреслюємо подальші напрямки та виклики для просування цієї стратегії у напрямку клінічного застосування та покращення результатів відновленого зору.
Ключові слова
- Таблиця 1 -Короткий зміст репрезентативних досліджень із використанням різних оптогенетичних підходів
- Таблиця 2 -Порівняння плюсів і мінусів нині досліджуваних підходів до відновлення зору
Фігура 1 Оптогенетичні інструменти: (a) меланопсин, () канальродопсини, (c) насоси, що вводяться всередину, хлоридні насоси, і (d) протонних насосів, що рухаються зовні. Діаграма каскаду сигнальних сигналів меланопсину адаптована за даними Hatori & Panda (2010) з дозволу. Скорочення: DAG, діацилгліцерин; IP3, інозитол трифосфат; PLC-β, фосфоліпаза C – β; PIP2, фосфатидил інозитол 4,5-бісфосфат; ГТО, перехідні потенційні канали рецептора.
Фігура Місцеположення
Малюнок 2 (a) Паралельні шляхи візуальної обробки в сітківці, включаючи ілюстрацію стрижня/конуса, шляхів увімкнення/вимкнення та антагоністичних рецепторних полів центрального оточення клітин гангліїв сітківки. Клітини ON, включаючи біполярні клітини стрижнів та амакринні клітини AII, відображаються сірими тонами, а клітини OFF - чорним. Горизонтальні та інші амакринні клітини позначені синім кольором. Області увімкнення та вимкнення рецептивного поля для гангліозних клітин позначаються знаками + та - відповідно. () Кілька можливих підходів до оптогенетичного націлювання для відновлення зору в сітківці, дегенерованій фоторецепторами. ON-клітини можуть бути націлені за допомогою деполяризуючих оптогенетичних засобів (світло і темно-зелений), тоді як OFF-клітини можуть бути націлені на гіперполяризуючі оптогенетичні засоби (червоний). Приймальні поля центрального оточення клітин гангліїв сітківки можуть бути створені шляхом диференціального націлювання на деполяризацію (зелений) і гіперполяризуючі (червоний) оптогенетичні засоби із субклітинними мотивами. Націлювання на мотив також може зменшити вираження в аксонах. Скорочення: AC, амакринні клітини; AII, AII амакринні клітини; Е., Біполярні клітини; ГХ, гангліозні клітини; HC, горизонтальні комірки; Еритроцити, стрижневі біполярні клітини.