PITTSBURGH – A tudósok évszázadok óta törekednek a sikeres szemátültetésekre. A korai próbálkozások úgy hangzottak, mint Mary Shelley naplója: a kutya szemének beültetése a patkány ágyékába, a patkány szemének átültetése egy másik patkány nyakába, a juh szeme kitépése az egyik foglalatból és a másikba helyezése.
Élő embernél azonban soha nem sikerült teljes szemátültetést végrehajtani. A szem komplex izom-, erek- és ideghálója – amely közvetlenül kapcsolódik az agyhoz – kudarcra ítélte a korábbi kísérleteket.
Most egy pittsburghi transzplantációs sebészcsoport célja, hogy megfordítsa ezt az árapályt, és ők reménykedve, hogy ezt csak a következő évtizedben tehetik meg, a donor szemek segítségével helyreállíthatják a látást traumás szemsérüléseket szenvedett embereknél. div>
“Remélem, hogy 10 év múlva emberi szemet ültetünk át” – mondta Dr. Kia Washington, a Pittsburghi Egyetem Orvosi Központjának plasztikai sebésze és a kutatócsoport vezetője. “Vannak emberek, akik nyilvánvaló okokból nagyon szkeptikusak. Ez egyfajta holdlövés. ”
És ez egy holdlövés, amely külön érdekli a Honvédelmi Minisztériumot, amely a projekt fő finanszírozója. A traumatikus szemsérülések a negyedik leggyakoribb harci sebek az amerikai katonák számára. A katonákat és a civileket egyaránt számolva közel 1 millió amerikai él látássérüléssel a szem sérülése miatt. Donor szemmel, Washington és munkatársai úgy vélik, egyszer sokan láthatnák újra.
A látás varrása
Az állatok első szemtranszplantációs kísérletei a 19. században kezdődtek, és a második világháború alatt értek el csúcsot. Nemrég 1977-ben a Nemzeti Szemkutató Intézet munkacsoportja átgondolt laboratóriumi vizsgálatok után arra a következtetésre jutott, hogy az egész szemátültetés nem lehet sikeres. Ezeket a kísérleteket az immunelutasítás, a nem megfelelő véráramlás és az idegműködés hiánya kísérte.
hirdetés
Ha a transzplantált szemet mindig látni kell, az idegkapcsolatok elengedhetetlenek – és a szemátültetés legbonyolultabb része is. A látóideg, amely összeköti a szemet az agyval, a központi idegrendszer része, az agy és a gerincvelő mellett. Míg a test más részein lévő idegek – mondjuk az ujjakban vagy a fejbőrön tartózkodók – túlélik a sérüléseket és könnyen regenerálódnak, a központi idegrendszer nem annyira ellenálló.
Washington és csapata azonban elkezdte feltörni a látóideg kódja, sejtjeit életben tartva a testen kívül, és arra késztetve, hogy egy donor állatban újratermelődjenek. – mondta Washington, amely lehetővé tette olyan transzplantációkat, amelyek korábban lehetetlenek voltak.
“Tíz évvel, 20 évvel a kézátültetés előtt sok szkeptikus volt, és egyszerűen nem volt ott a technológia” – mondta Washington. “Ugyanezt vitathatja a szemátültetéssel is.”
A csapat a múlt hónapban komoly előrelépést tett egy papírral, amely bemutatja a patkány szemének sikeres átültetését egy másik patkányba, beleértve a látóidegek csatlakozását. Az orgona két évvel később egészséges és életben volt. A következő szakasz a DoD támogatásával az idegek regenerálódása a rágcsálók, a főemlősök és végül az emberek látásának helyreállítása érdekében.
“A patkánymodell Kia általi fejlesztése hatalmas előrelépés az egész szem sikeres átültetéséhez szükséges komplex tudomány lebonyolításában. “- mondta Rob Nickells, Washington munkatársa, aki a Wisconsini Egyetem szemész- és vizuális tudományok professzora.” Magabiztosan mondanám, hogy a kérdés, ő lesz az első sebész, aki teljesíti ezt a bravúrt. ”
Az ideg kérdése
Ezeknek a szemátültetéseknek a kulcsa, a csapat tagjai szerint, a finom látóideg problémája. Az első akadály egyszerűen az ideg életben tartása volt.
“Ha csak egy szemet szedünk beültetésre, akkor azt mondjuk az összes sejtnek, hogy el kell pusztulniuk” – mondta Nickells. egerek, Nickells nullázta a BAX gént, amely a sejthalál szervezésének kulcsszereplője. 2010-ben felfedezte, hogy a gén nélküli egerek még évekkel később sem vesztették el látóidegsejteiket sérülésük után – míg egy normál egérben három héten belül az összes sejt elhalt.
Azóta Nickells azon dolgozik, hogy a génexpresszió – nemcsak a BAX vagy más gének puszta jelenléte – hogyan befolyásolja az idegsejtek túlélését. A jövőben azt tervezi, hogy elkezdi keresni a BAX-et blokkoló gyógyszerjelöltet, amelyet elméletileg hozzá lehet adni a donor szemet megőrző megoldáshoz, amíg át nem vihető a címzettjéhez.
A második akadály , miután a sejteket életben tartotta, valójában felpörgeti az ideget a növekedéshez. A donorideg nem tud egyszerűen összekapcsolódni a befogadó csonkkal, ehelyett a szemtől az agyig kell újratermelnie. Egy felnőttnél az idegsejteknél hiányzik ez a növekedési képesség, de a Harvard Medical School neurológiai professzora, Zhigang Washingtonzal dolgozik együtt, hogy megpróbálja visszafordítani az órát.
“Meg kell találnunk a módját az újraprogramozásra. hogy a régi idegsejtek fiatal idegsejtek legyenek – mondta. – A felnőtt idegsejtek nem képesek növekedni. Valahogyan képesnek kell lennünk arra, hogy újratermelődjenek. ”
Januárban Ő és csapata publikált egy papírt, amely megmutatja, hogy egy újszerű gyógyszeres koktél pontosan ezt képes megtenni egerekben. A gyógyszer letiltja a tumor elnyomási útvonalát, és lehetővé teszi az idegsejtek növekedését. Amikor a kutatók elvágják a látócsatornát az agyon kívül, az ideg 28 napon belül visszatért a rés áthidalására.
De vajon az egerek valóban látnak-e? A kérdés megválaszolására nyolc héttel a sérülés után a kutatók egy függőleges fekete-fehér csíkokkal festett forgódobot mutattak az egereknek. Egy normális egér természetesen elfordítja a fejét, hogy kövesse a csíkokat. A regenerált idegzetű egerek nem mozdultak, jelezve, hogy nem látnak.
Rájött, hogy a látás helyreállításának ez a sikertelensége azért történt, mert a frissen megnőtt idegek kulcsfontosságúan különböznek a normál idegektől: hiányoztak szigetelés, így a szem elektromos jelei csökkentek, mielőtt az agyba jutnának.
Ez, tudta, pontosan ugyanaz a probléma, mint a sclerosis multiplexben szenvedő idegekben. Tehát a kutatók ugyanazoknak az egereknek adták a 4-AP MS-gyógyszert, majd három órával később újra tesztelték őket. Az állatok hirtelen mozgatni kezdték a fejüket, válaszul a forgó dobra. A vak egerek ismét láthatták.
Látni a jövőt
Hasonló bravúr emberben 10 éven belül megvalósítható – mondta Stanford neurobiológiai és szemészeti docens Andrew Huberman, aki nem vesz részt Washington kutatásában. De azt mondja, hogy ez egy olyan útvonal, amelynek nincs értelme, mint újabb kiegészítéseket használni az orvosbiológiai eszközkészlethez.
“Nem hiszem, hogy csak egy nemrég elhunyt személyt veszünk szemügyre és fogalmazunk meg valaki másra … és az illető meglátogatja – mondta Huberman. – Azt hiszem, ez a biológia és a technika kombinációja lesz – mint például a donor szem és az idegi őssejtek kombinálása.
Ha a tudósok képesek lennének új retinát növeszteni a donor szemén az őssejtekből, Huberman szerint ezek a friss retina idegsejtek könnyebben képesek olyan vetületek növekedésére, amelyek egészen az agyig nyúlhatnak.
Függetlenül attól, hogy megközelítés, sok kihívás áll előttünk. Nickells olyan egerekkel dolgozott, amelyeknek látóidegei összetörtek, így meg kell nézni, hogy ugyanazok az elvek működnek-e az ideg levágásakor. És a csapata képes volt újratenyészteni a rágcsáló látóidegét, legfeljebb 1 centimétert; Összehasonlításképpen: a szem és az agy közötti távolság az embernél szakadék.
Washington számára a következő lépések nem invazív módszerek megtalálását jelentik a donor szem esetleges kilökődésének megfigyelésére patkányokban és főemlősökben egyaránt. Ez megakadályozza őt abban, hogy biopsziával vizsgálja meg a szemet az elutasítás keresése érdekében, ez a szokásos módszer a más típusú transzplantációk megfigyelésére. Amint azonosítja az elutasítást, meg akarja nézni, hogy a szem hogyan reagál a szokásos immunszuppresszív gyógyszerekre.
Az egész szemátültetések első emberi befogadói, Washington előrejelzése szerint, azok lesznek, akiket már átültetnek az arcra. E betegek közül sokan vakok, és ettől függetlenül immunszuppresszív gyógyszereket kell szedniük, ezért a szem átültetésének kockázata és jutalma aránya nagyon alacsony.
És az előttünk álló akadályok ellenére Washington úgy véli, hogy a transzplantáció a legjobb előrelépés a szem sérüléséből fakadó látásvesztés kezelésében. “Különösen traumatikus körülmények között valóban arról van szó, hogy képesek helyreállítani a formát és a funkciót egy eljárásban.”