撰文丨英成
责编丨翊竑
近年来，光遗传学的突飞猛进使其成为疾病治疗的新途径，这一技术于2010年被Science评为近10 年来的突破之一，并被Nature Methods选为年度技术。光遗传疗法主要将外源光敏蛋白递入目标区域，从而使神经元等细胞能够被特异波长的光照所控制（详见BioArt报道：Nature丨光遗传学的重要应用，神经刺激恢复大鼠膀胱功能），而其中最有前景的领域之一便是治疗失明（发明人之一包括杰出华人科学家潘卓华老师，详见BioArt报道：【重磅】潘卓华：“被遗忘”的光遗传学先驱），可有望在视力丧失后恢复视觉功能【1-3】。但这些研究基本集中在动物模型内，其临床转化效果仍悬而未决。
2021年5月24日，来自法国巴黎Institut de la Vision的Botond Roska研究组在Nature Medicine上发表题为Partial recovery of visual function in a blind patient after optogenetic therapy的研究论文，该研究通过结合注射编码ChrimsonR的腺病毒载体、特殊护目镜和特异波段的光刺激，激活光遗传学转导的视网膜神经节细胞，从而实现了视网膜色素变性失明的部分逆转。
视网膜色素变性（Retinitis pigmentosa）是一种引起视网膜功能退化、致使患者最终丧失视力的一种遗传性神经退行性疾病，目前尚缺乏明确的治疗方法。在这项研究中，科研人员招募了一名58岁男性受试者（于40岁被诊断患有视网膜色素变性），其视力仅能感知光线。研究者将编码ChrimsonR的腺病毒载体递送到受试者的视网膜神经节细胞中，并在约84周内15次随访病情。患者需佩戴专业护目镜，以将特异波长下的视觉图像捕获并投射到视网膜上。受试者被要求在以下三种条件下测试视力情况（1.自然双目；2.自然单眼；3.被光刺激的单眼），并严格记录患者能否观察到物体。经过约半年的训练后，患者视力得到了部分改善，并能够较好地感知到形状较大的物体。
为进一步明确视力恢复的机制，研究人员利用颅外多通道脑电图（extracranial multichannel electroencephalography，EEG）探索神经活性和视力恢复的关联。研究者测试了受试者是否能观察到桌上杯子的存在与否，以追踪大脑皮层的神经活性。有趣的是，在此测试过程中神经活动的变化基本集中在视觉皮层。精细的定位分析显示，与视觉有关的活性神经元位于受试眼对侧的枕骨皮质上方。研究人员进一步训练了线性二进制解码器以判断受试者恢复视力的程度。结果显示，在刺激的单眼条件和睁眼状态下，解码器的平均准确度达到78％，明显高于随机水平。
总而言之，虽然该研究仅纳入了一名患者，但其率先将光遗传疗法应用于临床，并初步探索了光遗传疗法应用于视网膜色素变性等神经退行性遗传病的有效性和安全性。未来更大规模的光遗传学临床试验，将有望改变当前视网膜色素变性无药可治的状况。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41591-021-01351-4
参考文献
[1] Bi, A. et al. Ectopic expression of a microbial-type rhodopsin restores visual responses in mice with photoreceptor degeneration.Neuron. 50, 23–33 (2006).
[2] Busskamp, V. et al. Genetic reactivation of cone photoreceptors restores visual responses in retinitis pigmentosa. Science. 329, 413–417 (2010).
[3] Lagali, P. S. et al. Light-activated channels targeted to ON bipolar cells restore visual function in retinal degeneration. Nat. Neurosci. 11, 667–675 (2008).
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