藻類 DNA 可以幫助盲人重見光明

眼睛的構(gòu)造

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么辦?你能想像自己永遠(yuǎn)活在一片黑暗中的世界嗎?

你可曾經(jīng)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(gòu)造其實(shí)是相當(dāng)精細(xì)的。首先,光線會穿透角膜(cornea)進(jìn)入眼睛,進(jìn)到眼睛的光線量由虹膜(iris)所調(diào)控,并使瞳孔因應(yīng)亮度收縮或放大。接著水晶體(lens)會聚焦光線到視網(wǎng)膜(retina)上。

眼睛的構(gòu)造
眼睛的構(gòu)造

而視網(wǎng)膜的構(gòu)造分為 3 層,這 3 層結(jié)構(gòu)處理視覺訊號的順序,正好和入射光線的方向相反。光線射入眼底后,會先射到最內(nèi)層的“感光細(xì)胞”──視椎(cones)細(xì)胞及視桿(rods)細(xì)胞,并把光訊號轉(zhuǎn)為電訊號和化學(xué)訊號,傳給中間層細(xì)胞進(jìn)行處理,處理過的訊號再傳給最外層的“神經(jīng)節(jié)細(xì)胞”。

視網(wǎng)膜的構(gòu)造
視網(wǎng)膜的構(gòu)造

神經(jīng)節(jié)細(xì)胞會把各種不同訊號轉(zhuǎn)換為不同頻率、不同振幅、不同持續(xù)時間的“電脈沖”訊號(electrical impulses),透過視神經(jīng)(optic nerve)傳進(jìn)大腦,經(jīng)過整合后,成為我們看到的影像。

 

可怕的眼睛疾病:色素性視網(wǎng)膜炎

色素性視網(wǎng)膜炎(Retinitis Pigmentosa)會對視網(wǎng)膜造成嚴(yán)重的損害,最后導(dǎo)致視力喪失。原因是視網(wǎng)膜內(nèi)的視桿與視錐的數(shù)目銳減而導(dǎo)致。

色素性視網(wǎng)膜炎可能是由于基因上的缺陷所導(dǎo)致,大多數(shù)為雙眼發(fā)病。早期的癥狀通常在年幼時開始出現(xiàn),在較昏暗的光線下就會看不清楚。接著會進(jìn)一步導(dǎo)致視力變模糊、視野窄化(如下圖)或失去分辨顏色的能力。在更后期階段,病患可能只能感受到強(qiáng)光的閃爍,最后這個疾病會殺死視桿細(xì)胞及視椎細(xì)胞上的光受體,造成永久性的失明。
但現(xiàn)在,科學(xué)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(xué)(Optogenetics)協(xié)助研究者了解動物腦中的神經(jīng)元如何對光產(chǎn)生反應(yīng),讓科學(xué)家能更加掌握神經(jīng)的活動。而這是史上第一次將這個技術(shù)利用在人類身上,將有機(jī)會幫助盲人再次重見光明。

RestroSense 這家公司利用韋恩州立大學(xué)(Wayne State University)的科學(xué)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(biāo)是要讓病毒能抵達(dá)視網(wǎng)膜最上層的細(xì)胞,也就是神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。一旦病毒開始制造光敏性的蛋白質(zhì),神經(jīng)節(jié)細(xì)胞便會產(chǎn)生對光反應(yīng)的訊號。

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

 The Argus II
The Argus II

The Argus II 亦被視為仿生眼或移植的視網(wǎng)膜。它提供視網(wǎng)膜電流刺激,以誘發(fā)盲人對視覺的感受。這技術(shù)被使用在嚴(yán)重的色素性視網(wǎng)膜炎病患身上。與其修復(fù)受損的細(xì)胞,研究團(tuán)隊將目標(biāo)放在靠近神經(jīng)纖維層的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。療程可以使細(xì)胞產(chǎn)生具光敏性的蛋白質(zhì),并傳送受到光刺激而產(chǎn)生的訊號到大腦。這個技術(shù)已在盲眼的老鼠身上得到證實(shí),在治療后盲眼老鼠也會像視力正常的老鼠一樣避開強(qiáng)光。

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

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

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