借助光敏蛋白，失明40年男子终于看见“星空”

原文作者：Sara Reardon

一位失明40年的58岁男性重新看见了图像和移动的物体[1]，一切多亏了注射到他视网膜里的光敏蛋白。

光遗传学（optogenetics）技术利用光脉冲控制基因表达和神经元放电。这项《自然-医学》5月24日发表的研究是光遗传学临床应用的首个成功案例。光遗传学技术在实验室中被广泛用于研究神经环路，研究人员目前正在测试其治疗疼痛、失明、脑部疾病的效果。

研究中开展的一次视觉检测任务。任务要求这名男性患者辨认白色桌子上是否有一个黑色杯子。来源：J.-A. Sahel et al./Nat. Med.

巴黎GenSight Biologics公司开展的这次临床试验专门招募视网膜色素变性（retinitis pigmentosa，RP）患者。视网膜色素变性是一种退行性疾病，会杀死眼睛的感光细胞，而感光细胞是视觉传导通路的第一步。在健康的视网膜中，感光细胞能探测到光，并将电信号传导至视网膜神经节细胞（retinal ganglion cell，RGC），RGC再将电信号传递到大脑。GenSight采用的光遗传学疗法完全跳过了受损的感光细胞，用一种病毒将光敏菌体蛋白递送到RGC内，让光敏菌体蛋白直接感知图像。

研究团队将该病毒注射到一名RP男性患者的一只眼睛里，随后等了四个月，一直等到RGC产生的蛋白稳定下来，再检查他的视力。该研究负责人、美国匹兹堡大学医学中心的眼科专家José-Alain Sahel表示，实验的一个挑战是调节进入眼睛的光的类型，因为健康的视网膜能使用各种细胞和光敏蛋白，看到不同范围的光。他说：“没有哪种蛋白可以重现视网膜系统的功能。”为此，研究团队工程改造了一副护目镜，让它捕捉患者周围的视觉信息并进行优化，让菌体蛋白可以探测到这些信息。

在摄像头的帮助下，护目镜能分析对比度和亮度变化，并将这些变化实时转化为Sahel称之为布满琥珀色斑点的“星空图”。这些斑点发出的光进入人眼后能激活这些蛋白，并让RGC向大脑发送信号，大脑再将这些模式转换成图像。

这名男性患者需要先戴着护目镜训练几个月，才能让大脑正确读取这些斑点。Sahel说：“他就像一位实验学家，一位试图搞清楚自己看见了什么，并理解其背后含义的研究人员。”最终，这名患者成功辨认出了高对比度的图像，包括桌子上的物体，以及十字路口的白色横道线。研究人员对他的脑活动进行记录后发现，他的视皮质对图像的反应就好像他拥有正常视力一样。

目前，这名患者依然需要佩戴护目镜才能看见，但Sahel说他每天佩戴几小时，视力也在两年间持续好转。去年还有6人注射了同样的光敏蛋白，但新冠疫情延迟了他们的护目镜训练。Sahel预计一年内就能看到这些人的结果。

“这是该领域的一次重大进步。”加州大学伯克利分校神经生物学家John Flannery说。“最重要的是，它看起来安全性良好，有效性持久，令人备受鼓舞。”由于视网膜内的感光细胞大概是RGC的100倍，因此RGC探测到的图像永远无法和自然视力的分辨率相媲美。但Flannery认为大脑能准确解读图像就足够激动人心了。

其他人认为还需开展更多研究。“这很有意思，但这只是一次N-of-1试验（单病例随机对照试验）。”纽约市威尔·康奈尔医学院的神经科学家Sheila Nirenberg说，她期待看到该试验其他受试者是否也有类似结果，包括该蛋白注射剂量更高的一些人。

GenSight是将光遗传学疗法用于治疗视网膜色素变性的多家公司之一。3月，Nirenberg创办的Bionic Sight公司宣布，该公司使用类似光遗传学疗法和虚拟现实头盔治疗的5名视网膜色素变性患者中，4位患者均恢复了部分视力，但完整的试验结果尚未发表。瑞士制药巨头诺华（Novartis）正在开发一种基于另一种蛋白的疗法，这种蛋白的光敏性很强，或能取代护目镜。该疗法目前尚未开始临床试验。

美国斯坦福大学神经科学家Karl Deisseroth参与开发了实验室使用的光遗传学技术。他认为这项研究很重要，因为这是该技术疗效首次在人类身上得到验证。他说，尝试不要护目镜、光敏性更强的视蛋白会很有意思。但他认为光遗传学最有用的地方应该是作为开发疗法的研究工具，而不是作为疗法本身。“我们希望能在光遗传学的引导下看到更多的人类和临床研究。”他说。