Gyógyítható-e a vakság?

2019. január 23-dikán egy magyar kutatónak, Roska Botondnak ítélték az az évi Louis-Jeantet orvosi díjat. Az akkor ötvenéves neurobiológus a vizuális információk feldolgozási folyamatainak feltárásáért és a látásvisszaállító génterápia kidolgozásáért kapta meg ezt az elismerést. (Ezt megelőzően a Columbia Egyetem Alden Spencer orvosi díját is neki ítélték.) Roska jelenleg a bázeli Molekuláris és Klinikai Szemészeti Intézet igazgatója, és azóta is kitartóan folytatja a kutatásait, amelyek eredményeivel a jövőben remélhetőleg egyre több gyengén látó vagy vak emberen tudnak majd segíteni.

Egy kutató kérdései a retinához

Hosszú munkája során Roska Botond ahhoz a meggyőződéshez jutott el, hogy nincs olyan vakság, amelyen valamilyen mértékben ne lehetne segíteni. Az ő célja pedig az, hogy kidolgozza: milyen beavatkozásokkal lehet segíteni a különféle szintű látási problémákon. Ez pedig rendkívül fontos feladat abban a világban, amelyben a számítógépek és okostelefonok mindennapos használata az addigiaknál is fontosabbá tette a látást. Nem véletlen, hogy egy amerikai felmérés szerint az emberek az élet veszélyei között első helyen említették a látásvesztéstől való félelmüket. És mivel sokféle látási probléma lehetséges, a megoldások sokféle tudást is igényelnek.

Roska Botond az első magyar tudós, aki megkapta a Louis-Jeantet orvosi díjat. (Fotó: www.vision-research.eu)

A kutató szerteágazó munkájáról többet is megtudhatunk abból az interjúból, amelyet 2019. december 27-dikén adott az InfoRádiónak. (Infostart / InfoRádió - Exterde Tibor)

Ennek alapján izgalmas kép bontakozott ki arról, hogy mit is jelentett következetesen végigvinnie ezt a kutatási témát. Mivel Roska Botond a Semmelweis Orvostudományi Egyetemen szerzett diplomát, természetes volt számára, hogy kutatóként is kiemelten érdekeljék az emberi test működési mechanizmusai, a biológiáját-fiziológiáját meghatározó folyamatok.

Kezdetben genetikával és virológiával (vagyis a vírusok kutatásával) foglalkozott, de a matematika is érdekelte. Egy alkalommal azonban egy kollégájával beszélgetett, aki szerint a retinakutatásban az alkalmazott matematika is szerepet játszhat. Ez késztette azután arra, hogy maga is bevonja a retinát a kutatásaiba.

Döntése jónak bizonyult, mert hamarosan kiderült számára, hogy bár alapvető dolgokat eddig is lehetett tudni a retináról, de egyáltalán nincs feltárva minden részletében a retina szerepe. Ettől kezdve Roska öt éven át mással sem foglalkozott, minthogy kérdéseket tett föl a retinának. Mindehhez mesterséges retinát is előállítottak az általa vezetett laboratóriumban. A kérdései pedig arra irányultak, hogy pontosan miképp is érzékeli a szemnek ez a része az előtte lévő látványt, hogyan bontja elemeire a képet, és végül milyen lesz az a kép, amelyet az agynak közvetít. Az sem lényegtelen, hogy az agy maga hogyan rakja össze az információkat, amelyek a látóidegen keresztül érkeznek el hozzá. Mindezek során az is érthetővé válhat, hogy hol és milyen módon sérülhet ez a közvetítő lánc.

Az egyértelmű volt, hogy a közvetítő látóideg állapota az egyik legfontosabb tényező. Ez határozza meg azt is, hogy milyen típusú látásvesztésről van szó. „Az egyiknél a látóideg még létezik, a többinél már nem. A mi terápiáink azoknak lesz használható, akiknek még van látóidegük” – mondta az interjúban a kutató. „Az emberi látórendszer az agynak egy nagy részét teszi ki, a retina és a szem egy nagyon kis része a látórendszernek, mégis szinte az összes vakságot okozó betegség a retinából vagy a szemből indul ki.”

A kérdések nyomán egy olyan összkép állt össze a látás mechanizmusáról, amelyet a legjobban a kompjúterek és videók működésével lehet leírni.

A retinánk képzeletbeli kamerái

A dolgot úgy kell elképzelni, mintha a valóság egy folyamatosan a szemünk előtt pergő film lenne. Ennek mozgó képei érkeznek be a szemünkbe, amelyeket a retina, afféle biológiai kompjúterként fölvesz. A retinában azonban nem egy, hanem legalább harminc kamera ül, és mindegyik más és más nézőpontból „filmezi” a látványt.

A szem optikai rendszere normális esetben azzal biztosítja a látást, hogy képet vetít a retinára, ahol a fény különböző kémiai és elektromos reakciókat indít be. Végül egy olyan elektromos jel (akciós potenciál) keletkezik, amelyet a szemideg vezet el az agyig. A retina felépítésében tíz sejtsor vesz részt, amelyből azonban csak egy képes feldolgozni a fényt: a fényérzékeny sejtek rétege. A vakságnak gyakran az az oka, hogy ezek a sejtek valamilyen okból elveszítik a fény érzékelésének képességét. Ezen változtathat a műtét, amelynek során speciális vírusok génjeivel visszaadják a sejteknek ezt a képességet. (Forrás: wikipedia.hu)

Az egyik a vonalak élességét rögzíti, a másik a formáit, a harmadik a színeket, az éleket, az elmozdulásokat és így tovább, és így tovább. Hogy melyek legyenek a legfontosabb nézőpontok, amelyekből a valóságnak megfelelően lehet leképezni a világot, azt a természet több millió év alatt választotta ki.

Miközben a retinánk „veszi” a képet, az agyunk egyszerre „nézője” mind a harminc videónak, amelyből pedig végül egyfajta valószínűségszámítással állít össze egy látványt. Ahhoz, hogy ez térben helyezkedjen el, két szemre van szükség, hiszen a bal- és a jobb szemünk más-más pontból látja ugyanazt. (Ezt bárki ellenőrizheti például egy szekrény élére koncentrálva. Ha becsukja a jobb szemét, és csak a ballal nézi, majd fordítva teszi ugyanezt, a szekrény éle ide-oda fog ugrálni.)

Mindezek ismeretétől azonban még nem oldódott meg annak kérdése, hogy mit lehet tenni, ha a mechanizmusból kiesett egy elem, mert akár a retina, akár a látóideg sérült. Ehhez jelentős lökést adott az a kísérlet, amelynek során egy kutató fényérzékennyé tudott tenni egy addig a fényre nem reagáló sejtet. Ezt azzal érte el, hogy legyekből kiemelt, érzékenyítő géneket vitt be a sejtbe. Roska Botond ennek hatására kezdett azon gondolkodni, hogy miként használja fel maga is a géneket a sérült retináknál.

Ezzel kapcsolatban pedig az volt a következő fontos kérdés, hogy vajon mi az, amit egyáltalán be tud juttatni a retina sejtjeibe. A retinában rengeteg féle sejttípus van, és ezek többsége ellenáll a külső behatolóknak. A megoldáshoz ismét hosszú utat kellett végigjárni.

Egy mesterségesen létrehozott vírus

Roskának tehát olyan anyagot kellet keresnie, amelynek jellemzője, hogy könnyen behatol a sejtekbe. Virológiai tanulmányaiból tudta, hogy a vírusok éppen ilyenek, így feltételezte, hogy ezekkel a retinánál is sikeres lesz. Reményei szerint egy vírussal olyanná tudja megváltoztatni a sejtet, amilyenné akarja, tehát akár fényérzékennyé is teheti. Ehhez azonban ismét hosszú útra volt szükség: tovább kellett képeznie magát genetikából és virológiából.

Erre a Massachusetts állambeli Cambridge-ben került sor, ahol az egyik leghíresebb virológusnál, Cory Sepcónál tanult három évig. Ezalatt szerezte meg azt a tudást, amellyel azután valóban be tudott juttatni vírust a retinasejtekbe. Természetesen nem volt mindegy, hogy milyen vírussal injekciózzák be a sejteket, hiszen nem okozhattak még más betegségeket is. Ezért a megfelelő vírusok kifejlesztése is hosszú munkát igényelt.

Az utóbbi években 800 vírust hoztak létre, s ezek mindegyikét számítógépekkel építették fel, az örökítőanyaguk, a DNS-ük ismeretében. Végül azonban ezek is igazi vírusokká váltak, miközben addigra már minden veszélyes tulajdonságuktól megfosztották őket. A sokféle közül kettőt tudtak felhasználni (a nevük adeno associated vírus). A két vírus egy-egy 20 nanométer átmérőjű fehérjelabda egy egyszálú DNS-molekulával a belsejében. A molekula egyrészt azt a gént tartalmazza, amely fényérzékennyé teszi a sejtet, másrészt egy olyan kombináció is van benne – egy „postacím” –, amely azt irányítja, hogy a vírus csak ott termeljen fényérzékeny fehérjét, ahol arra valóban szükség is van.

Mindezt már embereken is kipróbálták, akiknél beigazolódott, hogy az emberi szervezet nem löki ki az ilyen vírusokat. Ez, túl azon, hogy legyengített behatolókról van szó, azért is lehetséges, mert az agy és a szem immunrendszere sokkal gyengébb, mint a test többi részéé. A retinában pedig különösen nagy az immuntolerancia.

A génterápiás vírusokat nem tudják az egész retinába eljuttatni, csak egy nagyon kis területre, konkrétan a látógödör (az ún. makula) mellé. Azt a részt azonban teljesen be tudják teríteni. A műtét során folyadékban fecskendezik be a vírust a retina alatti területre. Ez egy meglehetősen nehéz műtét, amelyet azonban néhány helyen már gyakorlottan, rutinszerűen tudnak elvégezni.

A műtéttel tehát azt érték el, hogy a retinában lesznek fényre érzékeny sejtek, amitől azonban még a látás teljessége nem jön létre. Ehhez kell egy külső eszköz is: az opti-genetikai szemüveg. Ezt Franciaországban gyártotta le egy cég, amelyet Roska a társaival alapított. A szemüvegben egy beépített videokamera veszi a külvilágból érkező képeket, mellette pedig egy pici projektor vetíti rá a fölvett képet a retina érzékennyé tett részére. Mivel a retinába befecskendezett fehérjék aktiválásához speciális hullámhosszú és intenzitású inger kell, a projektornak ehhez nagyon pontosan kell igazodnia, vagyis szigorúan egy adott hullámhosszon kell közvetítenie a képet.

Roska és kutatótársai már ezzel is hatalmas eredményeket értek el a retina károsodásából eredő vakságok kezelésében. A továbbiakban pedig azon fognak dolgozni, hogy kikutassák, miként lehet azokon is segíteni, akiknek a látóidegük sérült.

Lévai Júlia