Inducir la percepción de luz de infrarrojo cercano para facilitar la visión de las personas con ceguera

Amparo Tolosa, Genotipia

 

Esquema de la retina de Santiago Ramón y Cajal. Imagen: Instituto Cajal, CSIC, Madrid.

Investigadores del Instituto de Oftalmología Molecular y Clínica de Basilea, junto al Centro Alemán de Primates,  han desarrollado una estrategia terapéutica para mejorar la visión en pacientes con degeneración de la retina: aumentar la sensibilidad de los fotorreceptores a la luz de infrarrojo cercano. De momento, la aproximación se ha probado con éxito en un modelo animal y en cultivos de retinas humanas.

Los científicos han puesto a punto una terapia génica que consigue que las células fotorreceptoras de la retina sean sensibles –hasta  cierto punto–  a los cambios térmicos, de forma similar a lo que ocurre en la visión de algunas serpientes o de los murciélagos.  A partir de la expresión inducida de canales sensibles a los cambios de temperatura, el equipo ha ampliado la capacidad de las células humanas responsables de la visión, confiriéndoles una percepción complementaria que podría facilitar la vida diaria de las personas con ceguera. El resultado, explican, es una imagen térmica que se superpone a la información visual percibida.

Una terapia que no interaccione con la visión

Nuestra visión depende de las células fotorreceptoras situadas la retina. Estás células perciben la información visual y la convierten en señales nerviosas que son enviadas a través del nervio óptico al cerebro, donde son procesadas e interpretadas como imágenes.

La pérdida o degeneración de las células fotorreceptoras es responsable de la mayor parte de los casos de ceguera. Es lo que ocurre en la degeneración macular o la retinosis pigmentaria. Los detalles de cómo se produce la pérdida de visión se conocen en gran medida. No obstante, el diseño de estrategias terapéuticas presenta algunas paradojas. En algunos tipos de ceguera la terapia génica sólo es aplicable mientras existen suficientes células fotorreceptoras supervivientes. Una vez superado un límite de degeneración, sin embargo, son las propias células fotorreceptoras supervivientes las que interfieren con los tratamientos.

En el trabajo publicado en Science, los investigadores se plantearon ampliar la capacidad de detección de los fotorreceptores a otras longitudes de onda, para proporcionar información complementaria a la información visual habitual obtenida de los fotorreceptores supervivientes.  De este modo la terapia no comprometería la visión remanente proporcionada por estas células.

¿Cómo activar la detección térmica en los fotorreceptores?

tratamiento ceguera infrarrojo
Componentes del sistema sensor de luz de infrarrojo cercano. En la membrana se muestra la estructura del canal sensible al calor, unido por anticuerpos (en azul) a un nanobastón de oro. Imagen: Dasha Nelidova / Institute of Clinical and Molecular Ophthalamogy Basel (IOB).

El sistema sensor desarrollado por los investigadores consta de varios elementos. La pieza central es una proteína de membrana sensible al calor cuya expresión es inducida en las células fotorreceptoras denominadas conos. Los otros componentes del sensor son unos   bastones nanoscópicos de oro que absorben la luz cercana al infrarrojo y un anticuerpo que conecta  la proteína de membrana sensible al calor con los nanobastones.

El mecanismo de funcionamiento es el siguiente: los nanobastones absorben la luz y la convierten en calor que, a través de la unión con el anticuerpo, llega a los canales de membrana sensibles a temperatura. Por último, éstos generan una respuesta en las células fotorreceptoras similar a la que induce la percepción de la luz.

El sistema funciona en ratón y es adaptable

Los investigadores han probado su aproximación en modelos de ratón. Los resultados muestran que en animales con degeneración de la retina tratados con la terapia la luz de infrarrojo cercano aumenta la actividad de los conos y se produce la transmisión de señales a  las células ganglionares, que envían las señales a otros centros nerviosos. Además, los animales tratados realizan experimentos de comportamiento relacionados con la visión con mejor rendimiento que los animales no tratados.

Adicionalmente, a partir de la utilización de nanobastones  de diferente tamaño y  distintos tipos de canales de membrana sensibles a la temperatura, los investigadores han conseguido adaptar la respuesta a la luz de infrarrojo cercano a diferentes longitudes de onda e intensidad de la radiación.

¿Podría ser utilizada esta terapia en humanos?

De momento, los investigadores han probado la terapia en retinas humanas procedentes de tejido post mortem.  En estas retinas han observado que, tras ocho semanas en cultivo, la terapia consigue generar respuestas a la estimulación con luz cercana al infrarrojo en una pequeña proporción de las células fotorreceptoras. Este resultado  es muy interesante, ya que las células de la retina pierden su actividad de sensibilidad a la luz 24 horas después de su aislamiento.

El estudio marca los primeros pasos de una estrategia terapéutica que podría mejorar la calidad de vida de las personas ciegas. Si bien la aproximación no recuperaría la visión tal y como la reconocemos en la actualidad, la visión de patrones térmicos podría contribuir a facilitar múltiples actividades diarias, así como un mayor reconocimiento de personas u objetos a personas con ceguera visual.

“Creemos que la estimulación con luz cercana al infrarrojo es un paso importante hacia proporcionar visión útil a los pacientes ciegos para que puedan recuperar su capacidad para leer o ver caras”, señala Daniel Hillier director del grupo de investigación de Circuitos Visuales y Reparación en el Centro Alemán de Primates. “Queremos dar esperanza a la gente ciega con estos resultados e intensificaremos nuestra actividad investigadora en esta área en el Centro Alemán de Primates dentro de nuestro proyecto principal, enfocado en la restauración de la visión”.

Referencia: Nelidova D, et al. Restoring light sensitivity using tunable near-infrared sensors. Science. 2020. Doi: http://dx.doi.org/10.1126/science.aaz5887

Fuente:  Restoring vision by gene therapy, https://www.dpz.eu/en/news/news/single-view/news/sehvermoegen-durch-gentherapie-wiederherstellen-2.html

 

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