Оптогенетическое восстановление зрения с помощью родопсина для повышения светочувствительности

Заболевания сетчатки — одно из наиболее активно развивающихся направлений генной терапии; в США продолжаются клинические исследования для лечения пяти таких заболеваний. Для пациентов с поздними стадиями болезни, при которых фоторецепторы уже утрачены, методов лечения пока нет. Разрабатываются методы оптогенетической генной терапии, однако до сих пор их применение ограничивала низкая светочувствительность микробных опсинов, таких как каналродопсин и галородопсин, а также фотопереключателей на основе азобензола. Несколько групп исследователей показали, что фоточувствительные рецепторы, сопряжённые с G-белком, можно экспрессировать в гетерологичных системах и активировать светом эндогенную передачу сигнала через Gi/o. Мы предположили, что такой рецептор повысит чувствительность благодаря эндогенному усилению сигнала. Мы ввели ген позвоночного родопсина в ON-биполярные клетки сетчатки слепых мышей rd1 и наблюдали восстановление: (i) световых реакций в эксплантатах сетчатки, (ii) зрительных вызванных потенциалов в зрительной коре in vivo и (iii) двух видов поведения, направляемого зрением: врождённого избегания света и различения временных световых паттернов в парадигме обусловливания страхом. Важно, что световые реакции эксплантатов сетчатки и поведение, направляемое зрением, надёжно наблюдались при освещённости в 100–1000 раз ниже той, которая необходима для активации каналродопсина. Таким образом, генная терапия с использованием природных светоуправляемых рецепторов, сопряжённых с G-белком, открывает новый способ восстановления светочувствительности в диапазоне освещённости, пригодном для восстановления зрения.