Visão de um ceco parcialmente restaurado com terapia gênica “optogenética”

Uma equipe de cientistas anunciou na segunda-feira que restaurou parcialmente a visão de um cego ao construir proteínas que captam a luz em um de seus olhos. Seu relatório, que apareceu na revista Nature Medicine, é o primeiro estudo publicado a descrever o uso bem-sucedido desse tratamento.

“Ver pela primeira vez que funcionou, mesmo que seja apenas em um paciente e um olho, é emocionante”, disse Ehud Isacoff, neurocientista da Universidade da Califórnia em Berkeley, que não esteve envolvido no estudo.

O procedimento está longe de ser uma visão completa. O voluntário, um homem de 58 anos que vive na França, teve que usar óculos especiais que lhe deram a percepção fantasmagórica de objetos em um estreito campo de visão. Mas os autores do relatório dizem que o ensaio, resultado de 13 anos de trabalho, é uma prova de conceito para tratamentos mais eficazes no futuro.

“Obviamente, não é o fim da estrada, mas é um marco importante”, disse o Dr. José-Alain Sahel, um oftalmologista que divide seu tempo entre a Universidade de Pittsburgh e a Sorbonne em Paris.

O Dr. Sahel e outros cientistas tentaram por décadas encontrar uma cura para as formas hereditárias de cegueira. Essas doenças genéticas privam os olhos de proteínas essenciais necessárias para a visão.

Quando a luz entra no olho, ela é capturada pelas chamadas células fotorreceptoras. Os fotorreceptores então enviam um sinal elétrico para seus vizinhos, chamados de células ganglionares, que podem identificar características importantes como movimento. Em seguida, eles enviam seus próprios sinais ao nervo óptico, que envia as informações ao cérebro.

Em estudos anteriores, os pesquisadores conseguiram tratar uma forma genética de cegueira chamada Amaurose congênita de Leber, reparando um gene defeituoso que, de outra forma, faria com que os fotorreceptores degenerassem gradualmente.

Mas outras formas de cegueira não podem ser tratadas de forma tão simples, porque suas vítimas perdem seus fotorreceptores completamente. “Uma vez que as células estão mortas, o defeito genético não pode ser reparado”, disse Sahel.

Para essas doenças, o Dr. Sahel e outros pesquisadores têm experimentado um tipo de reparo mais radical. Eles estão usando terapia genética para transformar células ganglionares em novas células fotorreceptoras, embora normalmente não capturem luz.

Os cientistas estão aproveitando proteínas derivadas de algas e outros micróbios que podem tornar qualquer célula nervosa sensível à luz.

No início dos anos 2000, os neurocientistas descobriram como instalar algumas dessas proteínas nas células cerebrais de camundongos e outros animais de laboratório, injetando vírus que carregavam seus genes. Os vírus infectaram certos tipos de células cerebrais, que então usaram o novo gene para construir canais sensíveis à luz.

Os pesquisadores desenvolveram originalmente esta técnica, chamada optogenética, como uma forma de investigar o funcionamento do cérebro. Ao inserir uma pequena luz no cérebro do animal, eles podiam ligar ou desligar um certo tipo de célula cerebral com o toque de um botão. O método permitiu que eles descobrissem os circuitos subjacentes a muitos tipos de comportamento.

O Dr. Sahel e outros pesquisadores se perguntaram se poderiam usar a optogenética para adicionar proteínas sensíveis à luz às células da retina. Afinal, raciocinaram eles, as células da retina também são nervos; em outras palavras, uma extensão do cérebro.

Para Ed Boyden, M.I.T. Quem ajudou a ser pioneiro no campo da optogenética, a busca por usar essas proteínas para curar a cegueira o pegou de surpresa. “Até agora, pensei na optogenética como uma ferramenta principalmente para cientistas, já que está sendo usada por milhares de pessoas para estudar o cérebro”, disse ele. “Mas se a optogenética for comprovada na clínica, seria extremamente emocionante.”

O Dr. Sahel e seus colegas reconheceram que as proteínas optogenéticas criadas pelo Dr. Boyden e outros não eram sensíveis o suficiente para produzir uma imagem da luz comum que entrava no olho. Mas os cientistas não conseguiram emitir luz amplificada para os olhos, porque o brilho destruiria o delicado tecido da retina.

Assim, os cientistas escolheram uma proteína optogenética que é sensível apenas à luz âmbar, que é mais agradável aos olhos do que outras cores, e usaram vírus para transportar essas proteínas âmbar para as células ganglionares na retina.

Em seguida, os pesquisadores inventaram um dispositivo especial para transformar informações visuais do mundo exterior em luz âmbar que poderia ser reconhecida pelas células ganglionares. Eles criaram óculos que examinam seu campo de visão milhares de vezes por segundo e registram os pixels pelos quais a luz muda. Os óculos então enviam um pulso de luz âmbar daquele pixel para o olho.

Os pesquisadores raciocinaram que essa estratégia poderia criar imagens no cérebro. Nossos olhos rolam naturalmente em pequenos movimentos muitas vezes por segundo. A cada salto, muitos pixels mudariam os níveis de luz.

Ainda assim, era uma questão em aberto se pessoas cegas poderiam aprender a usar essas informações para reconhecer objetos. “O cérebro precisa aprender um novo idioma”, disse Botond Roska, oftalmologista da Universidade de Basel e coautor do novo estudo.

Depois de testar a terapia genética e os óculos de proteção no macacão, o Dr. Roska, o Dr. Sahel e seus colegas estavam prontos para testá-lo em pessoas. Seu plano era injetar vírus portadores de genes em um olho de cada voluntário cego e, em seguida, esperar vários meses para que as células ganglionares desenvolvessem proteínas optogenéticas. Eles então treinariam os voluntários para usar os óculos.

Infelizmente, eles só conseguiram treinar um voluntário antes que a pandemia de coronavírus encerrasse o projeto. Depois de anos se preparando para o estúdio, ele agora estava preso no limbo.

Mas então o único voluntário que eles conseguiram treinar entrou em contato. Por sete meses, ele estava usando os óculos em casa e enquanto caminhava. Um dia ele percebeu que podia ver as listras de uma faixa de pedestres.

Quando a pandemia diminuiu na França durante o verão, os cientistas conseguiram trazê-la para seu laboratório para mais treinamento e testes. Eles descobriram que ele podia estender a mão e tocar um bloco de notas sobre a mesa, mas tinha menos sorte com uma caixa menor de grampos. Quando os cientistas colocaram dois ou três copos na frente do voluntário, ele foi capaz de contá-los corretamente 12 de 19 vezes.

Durante alguns dos testes, o voluntário usava um boné com eletrodos que detectava a atividade cerebral em seu couro cabeludo. Quando os óculos enviaram sinais para sua retina, eles ativaram partes do cérebro envolvidas na visão.

“É uma grande conquista do ponto de vista científico e a coisa mais importante para os cegos”, disse Lucie Pellissier, neurocientista da Universidade de Tours, na França, que não participou do estudo.

O Dr. Sahel e seus colegas fundaram uma empresa chamada GenSight para levar sua técnica por meio de testes clínicos na esperança de que os reguladores a aprovassem. Eles não estão sozinhos. O Dr. Isacoff e seus colegas fundaram uma empresa semelhante chamada Vedere Bio, adquirida em outubro passado pela Novartis.

Muitos mais resultados positivos de ensaios clínicos serão necessários antes que a optogenética possa se tornar um tratamento padrão para algumas formas de cegueira. Por enquanto, o Dr. Sahel e seus colegas estão trazendo outros voluntários para treinamento, bem como testando doses mais altas do vírus e atualizando seus óculos com óculos mais finos que seriam mais confortáveis ​​e ao mesmo tempo entregariam mais informações à retina .

O Dr. Isacoff e seus colegas realizaram experimentos próprios que levantam a possibilidade de que outras proteínas optogenéticas possam tornar as células da retina sensíveis o suficiente para detectar luz sem o auxílio de óculos. “Acho que vai funcionar muito bem”, disse ele.

Por todo o tempo que o Dr. Sahel gastou em seu próprio sistema, ele hesitou em adivinhar o quão melhor poderia ser. “Até que um paciente diga o que está vendo, você realmente não pode prever nada”, disse ele.