藻類 DNA 可以幫助盲人重見光明

作者 | 發布日期 2016 年 04 月 10 日 0:02 | 分類 科技教育 , 醫療科技 follow us in feedly

眼睛是靈魂之窗,讓我們能將世界上美好的景物都盡收眼底。擁有正常視力的人平常很少會意識到眼睛的重要性,但若今天你被宣告再也看不到了該怎麼辦?你能想像自己永遠活在一片黑暗中的世界嗎?



你可曾經想過,我們究竟是如何透過眼睛看見眼前一切事物的呢?

眼睛的構造其實是相當精細的。首先,光線會穿透角膜(cornea)進入眼睛,進到眼睛的光線量由虹膜(iris)所調控,並使瞳孔因應亮度收縮或放大。接著水晶體(lens)會聚焦光線到視網膜(retina)上。

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而視網膜的構造分為 3 層,這 3 層結構處理視覺訊號的順序,正好和入射光線的方向相反。光線射入眼底後,會先射到最內層的「感光細胞」──視椎(cones)細胞及視桿(rods)細胞,並把光訊號轉為電訊號和化學訊號,傳給中間層細胞進行處理,處理過的訊號再傳給最外層的「神經節細胞」。

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神經節細胞會把各種不同訊號轉換為不同頻率、不同振幅、不同持續時間的「電脈衝」訊號(electrical impulses),透過視神經(optic nerve)傳進大腦,經過整合後,成為我們看到的影像。

 

可怕的眼睛疾病:色素性視網膜炎

色素性視網膜炎(Retinitis Pigmentosa)會對視網膜造成嚴重的損害,最後導致視力喪失。原因是視網膜內的視桿與視錐的數目銳減而導致。

色素性視網膜炎可能是由於基因上的缺陷所導致,大多數為雙眼發病。早期的症狀通常在年幼時開始出現,在較昏暗的光線下就會看不清楚。接著會進一步導致視力變模糊、視野窄化(如下圖)或失去分辨顏色的能力。在更後期階段,病患可能只能感受到強光的閃爍,最後這個疾病會殺死視桿細胞及視椎細胞上的光受體,造成永久性的失明。

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但現在,科學家研究出新的療法,可能為盲人帶來真正的一道曙光。光遺傳學(Optogenetics)協助研究者了解動物腦中的神經元如何對光產生反應,讓科學家能更加掌握神經的活動。而這是史上第一次將這個技術利用在人類身上,將有機會幫助盲人再次重見光明。

RestroSense 這家公司利用韋恩州立大學(Wayne State University)的科學家 Zhuo-Hua Pan 所做出的研究,將藻類身上對光敏感的 DNA 植入病毒中,再將病毒注入病患的眼睛中央。目標是要讓病毒能抵達視網膜最上層的細胞,也就是神經節細胞。一旦病毒開始製造光敏性的蛋白質,神經節細胞便會產生對光反應的訊號。

到目前為止,唯一成功讓人類恢復視力的方式是稱作 The Argus II 的人工視網膜系統。

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The Argus II 亦被視為仿生眼或移植的視網膜。它提供視網膜電流刺激,以誘發盲人對視覺的感受。這技術被使用在嚴重的色素性視網膜炎病患身上。與其修復受損的細胞,研究團隊將目標放在靠近神經纖維層的神經節細胞。療程可以使細胞產生具光敏性的蛋白質,並傳送受到光刺激而產生的訊號到大腦。這個技術已在盲眼的老鼠身上得到證實,在治療後盲眼老鼠也會像視力正常的老鼠一樣避開強光。

科學家希望能生產至少 10 萬個光敏感細胞,這些細胞能帶來一定程度的視力提升。但事實上,在真正治療前,科學家無法得知患者的視力能改善多少,而這項技術也有一定的限制。藻類細胞只對藍色敏感,因此他們預測患者可能只能辨別黑白兩色。

另外,藻類細胞對光的敏感度依然不及健康的視網膜,因此研究者認為患者在明亮的陽光下才能看得清楚。但若這項技術成功了,研究者便可以讓患者配戴增強光強度的眼鏡(light-magnifying goggles)來解決亮度不夠的問題。

(首圖來源:engadget) 

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