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Wissenschaftler setzen bei der Behandlung von Blindheit auf Algen

2019

Was wäre, wenn der Schlüssel zur Heilung von Blindheit bei einzelligen Algen gefunden würde?

In einer kürzlich in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Studie gelang es einer Gruppe von Wissenschaftlern, die Lichtempfindlichkeit ehemals blinder Mäuse mit einem aus Algen der Gattung Chlamydomonas extrahierten Protein wiederherzustellen. Die Chlamydomonas sind von besonderem Interesse, da sie eine Phototaxis aufweisen - eine Fähigkeit, sich an Lichtquellen zu orientieren, um die Photosynthese zu unterstützen. Um zu verstehen, was dieses Phänomen auf genetischer Ebene verursacht hat, haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts im Jahr 2003 eine Sequenz von Genen isoliert, in denen die Baupläne für die Erzeugung lichtempfindlicher Proteine ​​gespeichert waren. Und jetzt haben ein gemeinsames Forscherteam des Friedrich-Miescher-Instituts in der Schweiz und der Harvard Medical School eine Therapie entwickelt, die diese Gene in die Augen blinder Mäuse einführt. Was sie beobachteten, war eine dramatische Verhaltensänderung, die bewies, dass die Mäuse ihre Lichtempfindlichkeit wiedererlangt hatten.

Dr. Botond Roska, Leiter des Friedrich-Miescher-Instituts, hat eine clevere Analogie, um seine Forschung zu relativieren: "Stellen Sie sich vor, Sie halten eine Rede vor einem großen Personenkreis, aber nur die erste Reihe kann Sie hören, sagt er. Die erste Reihe er bezieht sich auf die äußere Schicht aus Stäbchen und Zapfen des Auges, die lichtempfindlichen Zellen, die die Rückseite der Netzhaut auskleiden und den ersten Schritt in einer komplexen Kaskade von Zellen darstellen, die Informationen vom Auge zum Gehirn weiterleiten Wenn diese erste Zellschicht durch Krankheiten wie Makuladegeneration oder Retinitis pigmentosa irreparabel geschädigt wird, wird das Auge blind, obwohl der größte Teil des komplexen Kaskadenmechanismus vorliegt ist immer noch funktionsfähig. Wie Dr. Roska es beschreibt, ist ein blindes Auge "wie eine Kamera mit aufgesetzter Kappe".

Dr. Roska und sein Team beschlossen, auf die Zellschicht unter dieser ersten Schicht abzuzielen und die geklonten Algengene zu injizieren, um "die Lautstärke der Rede zu erhöhen", so dass die zweite Reihe die Lücke eines " "Gehörlos" und leiten Sie die Nachricht an den Rest des Publikums weiter.

Um zu sehen, ob die Behandlung tatsächlich funktionierte, wurden zwei Gruppen von Mäusen, eine mit Sehvermögen und eine mit Blindheit, eine halbe Stunde lang in dunkle Käfige gesetzt, bevor das Licht eingeschaltet wurde. Sobald die Lichter wieder da waren, wurden die sehenden Mäuse aktiv und liefen um ihren Käfig herum, während die blinden Mäuse sesshaft blieben. Wenn die mit den Chlamydomonas- Genen behandelten Mäuse demselben Test unterzogen wurden, zeigten sie ein Aktivitätsniveau, das fast so hoch war wie das der sehenden Mäuse, was darauf hindeutete, dass sie den Unterschied zwischen hell und dunkel erkennen konnten.

Dann musste die Empfindlichkeit der neu wiederhergestellten Sehkraft der Mäuse getestet werden - ob sie nur Änderungen der Lichtintensität erkennen oder tatsächlich Formen erkennen konnten. Zu diesem Zweck wurden die Mäuse vor einen mausgroßen Bildschirm gestellt, auf dem sich eine Reihe von Linien unterschiedlicher Breite über den Bildschirm bewegen konnten. Es wurde beobachtet, dass die behandelten Mäuse den Linien folgten, was zeigte, dass sie tatsächlich Formen erkennen konnten. Am überraschendsten war, dass diese Mäuse einer Linie folgten, die doppelt so fein war wie die Breite der Linien, der eine normale Maus folgen würde.

Der nächste Schritt für Dr. Roska und sein Team ist der Versuch, die Funktionalität eines breiteren Spektrums von Lichtrezeptoren wiederherzustellen. Bei einem gesunden Auge handelt es sich beim Vollsehen um einen Durchschnitt der Daten, die von Zellen aufgezeichnet wurden, die eine zunehmende Intensität messen, sowie um einen zweiten Typ, der eine abnehmende Intensität misst, und die als "EIN" bzw. "AUS" bezeichnet werden. Das Chlamydomonas- Gen wirkt nur auf die "ON" -Zellen, es wird jedoch angenommen, dass ein Protein aus einem separaten Mikroorganismus schließlich "OFF" -Zellen wiederherstellen könnte.

So erstaunlich diese Ergebnisse auch sind, es kann eine Weile dauern, bis die Behandlung beim Menschen angewendet werden kann. Die größte Herausforderung besteht darin, dass die Therapie nur bei sehr hohen Lichtintensitäten wirksam ist. Im komplexen menschlichen Auge gibt es bis zu 40 verschiedene Gene, die dafür verantwortlich sind, dass wir uns an viele verschiedene Lichtniveaus anpassen können. Der Trick wäre, empfindlichere Gen-Tags für unterschiedliche Lichtverhältnisse zu finden oder sogar eine spezielle Schutzbrille zu entwickeln, um das Licht wie bei einer automatischen Kamera zu fokussieren.

Die Arbeit von Dr. Roska ist jedoch eine vielversprechende Entwicklung für einen Zustand, der für viele in seiner Endgültigkeit so gut wie unheilbar schien.

Korrektur: In einer früheren Version dieses Artikels wurde Dr. Boska und seinem Team fälschlicherweise die anfängliche Forschung zur Isolierung des lichtempfindlichen Gens Chlamydomonas_ zugeschrieben . Diese Forschung wurde 2003 von Dr. Georg Nagel und Dr. Ernst Bamberg vom Max-Planck-Institut durchgeführt.

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