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从AAQ分子谈到刺激残余视网膜神经元形成视觉

作者:冰琴
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人气:1076
2012-08-18

近日,研究人员惊喜地发现,一种名为丙烯酰胺-偶氮苯-季铵盐(AAQ)的化学小分子将有可能使得因视网膜病变而致盲的患者恢复视力。这一新型的治疗手段立即引起了学术界的广泛注意,因为,其不仅在治疗过程方面相较于基因疗法大为简化,而且,与其它侵入性外科手术不同,这种疗法拥有极佳的可逆性。然而,目前,AAQ的人体临床试验仍未正式展开,其研究还尚处概念验证阶段。事实上,AAQ与其它几种处于试验阶段的疗法都遵循着同一种理论基础,即通过刺激患者残余的视网膜神经元细胞形成视觉。

就形态而言,视网膜拥有简洁而有序的层状结构。感光层接受到光线之后,就会将光信号传递到内层细胞进行处理。而位于内层的神经元则负责组合来自各个光感受器细胞的输入信号,从中提炼出有关颜色、形状以及动作的主要特性。此后,经过初步处理的信息就会被传送到视网膜神经节细胞层完成进一步的整合,最终传入大脑。大脑接受到了来自双眼的视觉信息之后,对其进行解读,这样,人们才能够看到眼前的大千世界。

视网膜处理视觉信息的过程十分复杂,至今人类仍未完全了解其中的每一个细节。不过,神经元细胞形成的网络实现信息传递的方式无外乎电信号和化学信号两种。电信号传输的根本机制就是通过打开和关闭神经细胞膜上的离子通道,使得离子流能够在细胞间进行流动。而化学信号则需依靠其递质和受体对通过细胞膜的离子流进行调节。在神经网络中,电信号和化学信号交替传递,而由电信号的迭加结果决定其具体量值。

包括视网膜色素变性(RP)在内的诸多由疾病所导致的视网膜退化性病例中,通常情况下,患者的一小部分视网膜组织失去了光感受器细胞,而他们视网膜的其余部分则在形态上或多或少地呈现出健康形态。这一普遍的现象促使许多科学家陷入思考,除了利用光线启动光感受器细胞之外,人们是否有可能找到其它的方法刺激残余的视网膜组织产生电信号,从而形成视觉呢。根据这一思路,人们最先尝试的就是植入电子芯片的方法,利用电信号直接刺激残余的视网膜神经元细胞。与人类视物的常规方式类似,输入信号透过角膜和晶状体投射到芯片上。目前,至少已有两种电子芯片投入了临床测试。未来,该类芯片还将在工程学方面得到进一步的改善,在提升其分辨率的同时,不断完善工程学和生物学之间的接口,包括着力降低视网膜对于该植入芯片的排异性等等。除了芯片本身的改进之外,该项技术的最终成功还取决于该理论的具体效果,及人工刺激和残余的视网膜神经元网络这一组合是否能够形成视觉图像,仿真出普通视网膜对于图像的处理机制。

基于该项基本理论的另一种尝试则是通过外源性的光敏离子通道或是作用于原生离子信道的光敏分子为介导,利用光控开关启动视网膜神经元细胞。人们过去所知的光感基因疗法(optogenetic gene therapy)使用的是自然界原本存在的分子,而最新的技术所选用的则是诸如AAQ这类通过化学合成的小分子。这一方法已经在患有视网膜色素变性的啮齿类动物样本上通过了测试。一篇有关AAQ的最新研究报告已于2012年7月在一份专业的科学杂志上得以发表。这两种方法都采用了在视网膜神经元细胞上产生电信号,从而形成视觉图像的理论。

两种尝试在其易用性及有效性方面各有独到之处,可谓互有短长。尽管相关的动物实验都分别得到了令人振奋的结果,然而,仍有一些关键问题需要提及。其中之一就是启动过程中所需光线的波长问题。在利用AAQ分子治疗视网膜疾病的案例中,光波波长趋近于紫外线,这样,在其顺利到达视网膜之前,就将被人类的晶状体吸收殆尽。好在,随着现有技术的不断进步,攻克此类瓶颈只是时间问题。另一方面,诸如电子芯片植入这类技术,其最终的效果则取决于人工刺激在病人缺乏光感受器细胞的病变视网膜组织上形成有效视觉信息的能力。

正如以往及当下许多针对视网膜色素变性的试验治疗一样,人们的此类研究还有可能得到许多意料之外的收获。例如,即使利用AAQ作为介导分子启动病变视网膜组织的方法最终功亏一篑,没有能够使视网膜色素变性患者获得有效视觉,但是,这种用光直接启动小分子开关来触发神经活动的方法也能够在镇痛等领域大放异彩,并有可能在诸如情绪和行为调节等神经功能治疗方面得到广泛应用。尽管在临床研究和技术发展的过程中投入了大量资金,投资者也希望能够获得收益,但是,这类有可能造福于视网膜色素变性患者的创新型技术的最终成果仍然有着很大的不确定性。然而,我们依旧可以欣喜地发现,研究人员已经在总体上,对视网膜色素变性的致病机理有了一个更为深刻的了解,控制并减缓疾病的发展进程乃至在不久的将来恢复视力的前景可谓一片光明。

来源网址:http://www.huange.org/web6/zh-hans/node/144

录入:伊然 添加:2012-08-18
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