תגובה לאור ועריכה גנטית: מחקרים על לקויות ראייה ושמיעה

לא מעט מחקרים נעשו בעשור האחרון בכל הנוגע לסיוע בשיפור ליקויי ראייה ושמיעה. כמה מהם כבר מתקדמים לניסויים קליניים במטרה לסייע לאנשים עם מוגבלות בשמיעה ובראייה. אלה חלק מהחידושים.

שמיעה

שתל השבלול הומצא לפני יותר מ-50 שנה והוא מיועד לכבדי שמיעה ולחירשים, במקרים בהם תאי השערה באוזן (קולטי הצלילים מהסביבה) פגועים בצורה משמעותית ומכשיר שמיעה חיצוני, שתפקידו רק להגביר את הצלילים, אינו מספיק.

השתל קולט צלילים מהסביבה באמצעות מיקרופון וממיר אותם לאותות חשמליים המועברים ישירות לעצב השמיעה (עוקף את האוזן הפנימית).

הבעיה היא ששתלי השבלול החשמליים (eCIs) משחזרים באופן חלקי את השמיעה. יש להם מגבלה בזיהוי דיבור בנוכחות רעש רקע. כאן נכנס לתמונה הגירוי האופטוגנטי של עצב השמיעה. טכניקה זו, המשתמשת באור, נועדה להתגבר על המגבלה של שתל שבלול חשמלי, שכן ניתן לרכז אור במרחב בצורה מדויקת ונוחה. השתל השמיעתי האופטוגנטי מתרגם צלילים לדפוסי גירוי אופטי באמצעות נורות LED שמונחות בתוך השבלול.

בשנת 2018 הצליחו מדענים בגרמניה לשחזר את השמיעה אצל גרבילים באמצעות הבזקי אור. אם ניתן יהיה לפתח את הטכניקה לבני אדם, היא עשויה להציע חוויית שמיעה מדויקת ובעלת רזולוציה גבוהה יותר מזו שניתן להשיג עם מכשירי שמיעה קיימים, כמו שתל השבלול.

את המחקר הוביל פרופ' טוביאס מוזר, חוקר נוירוביולוגיה של השמיעה מהמרכז הרפואי האוניברסיטאי בגטינגן, וההישג התאפשר באמצעות טכניקת האופטוגנטיקה – שיטה הכוללת שינוי גנטי של נוירונים כך שיגיבו לאור, והיא הפכה לאחת הטכנולוגיות החמות בביוטכנולוגיה.

במחקר זה, החוקרים שינו את תאי העצב השמיעתיים כך שיגיבו לאור, ואז שלטו בהם בעזרת סיבי אור זעירים שהושתלו בתוך האוזן.

"מקור האור עשוי להביא לפריצת דרך בשיפור רזולוציית התדרים", אומר מוזר. בעזרת הנדסה גנטית, ניתן לגרום לתאי עצב שמיעתיים להגיב לאור – ובכך לשלוט בצורה סלקטיבית ומדויקת בהפעלה שלהם. זה יאפשר יצירת מידע תדרי עשיר ומובחן יותר, שהמוח יכול לעבד בצורה יעילה יותר.

החוקרים הדגימו את השיטה בגרבילים. הם הזריקו נגיף מהונדס גנטית לתוך השבלול של האוזן, כך שהתאים הפכו לרגישים לאור. לאחר מכן, הם החדירו סיב אופטי זעיר שמאיר ישירות על תאי העצב. כאשר הם הדליקו את האור, התאים ירו אותות חשמליים שגרמו למוח לחוות "שמיעה" (Device Uses Flashes of Light to Restore Hearing – IEEE Spectrum). ניסויים קליניים בבני אדם בשיטה זו צפויים להתחיל בשנת 2026.

ראייה

מחלות ניווניות תורשתיות של הרשתית הן אחת הסיבות העיקריות לאובדן ראייה ולעיוורון ברחבי העולם, והן משפיעות על מיליוני אנשים. מחלות אלה נובעות מנזק פרוגרסיבי לתאי האפיתל הפיגמנטרי של הרשתית, ועבורם לא קיימים עדיין טיפולים יעילים.

בעשור האחרון פותח טיפול באמצעות תאי גזע, ובפרט השתלת תאי האפיתל הפיגמנטרי, שהתגלה כאסטרטגיה מבטיחה לשיקום הראייה. כיום ישנם ניסויים קליניים מתקדמים בבני אדם בשיטה זו (Advances in retinal pigment epithelial cell transplantation for retinal degenerative diseases | Stem Cell Research & Therapy | Full Text).

חידוש נוסף הוא תחום העריכה הגנטית שתפס תאוצה בשנים האחרונות, בעיקר סביב CRISPR-Cas  וטכנולוגיות חדשות יותר. בהקשר של ראייה, בוצע ניסוי בהזרקה לעין עבור מקרים של ניוון רשתית תורשתי הקשור לגןCEP290  הגורם לאובדן ראייה חמור שמתחיל בגיל צעיר כתוצאה ממוטציות פתוגניות בגן CEP290.

שיטה זו עדיין לא קיבלה את האישורים הנדרשים לשימוש מחוץ למחקר, אך חלק ממשתתפי המחקר הראו שיפור והניסויים נמשכים (Gene Editing for CEP290-Associated Retinal Degeneration | New England Journal of Medicine).