Ewangeliczne obietnice spełniają się – dzięki genetyce – na naszych oczach. Niewidomi widzą. A przynajmniej jeden. Co wiemy z łamów niedawnego „Nature Medicine”. Sprawozdano tam, że zastosowano z dobrym skutkiem terapię opartą o znaną od ponad dekady metodę badania mysiego mózgu, zwaną optogenetyką. Pacjentowi wstawiono w komórki oka gen kodujący światłoczułe białko pochodzące z glonów. – Myślę, że rodzi się nowa dziedzina terapii – powiedział podczas telekonferencji z dziennikarzami kierujący tym międzynarodowym projektem Botond Roska, profesor Uniwersytetu w Bazylei, węgierski neurobiolog specjalizujący się w procesach neurodegeneracyjnych siatkówki.

W Ewangelii według św. Marka, w rozdziale 8, wiersze od 22 do 25, napisano: „Potem przyszli do Betsaidy. Tam przyprowadzili Mu niewidomego i prosili, żeby się go dotknął. On ujął niewidomego za rękę i wyprowadził go poza wieś. Zwilżył mu oczy śliną, położył na niego ręce i zapytał: «Czy widzisz co?» A gdy przejrzał, powiedział: «Widzę ludzi, bo gdy chodzą, dostrzegam ich niby drzewa». Potem znowu położył ręce na jego oczy. I przejrzał on zupełnie, i został uzdrowiony; wszystko widział teraz jasno i wyraźnie”. Opowieść ta jest jedną z kilku, w których Prorok z Nazaretu przywraca wzrok, i nie jedyną, gdy posługuje się do tego swoją śliną (bywa, że zmieszaną z ziemią, co daje błoto przykładane do oczu). To bardzo ciekawe, że przywracanie ludziom wzroku na kartach Ewangelii bywa wieloetapowe i wiąże się częstokroć z jakimiś manipulacjami. Nie wystarczy tylko słowo.

Czym naprawdę widzimy?

Oko samo w sobie to cud „fotowoltaiki”. W siatkówce ludzkiej jest ok. 120 milionów komórek zwanych pręcikami, dzięki którym widzimy świat biało-czarny i 6 mln czopków, dających nam wrażenie kolorów. Gdyby oko było kamerą cyfrową, miałoby rozdzielczość 576 megapikseli. Dla porównania: w aparatach fotograficznych są matryce o rozdzielczościach od kilku do 80 megapikseli. Największe matryce stosowane w obserwatoriach astronomicznych mają od 65 do ponad 100 megapikseli.

Pręcik jest stukrotnie czulszy na światło od czopka i zdolny jest teoretycznie zareagować na pojedynczy foton. Informacja taka z fotoreceptorów siatkówki (promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali 400-700 nanometrów, tu jest owa część „foto”) jest zamieniana na chemiczną i przekazywana dalej w ramach komórek dwubiegunowych i horyzontalnych do tzw. komórek amakrynowych i neuronów zwojowych, które to zamieniają ostatecznie sygnał chemiczny w elektryczny potencjał czynnościowy (tu jest owa „woltaika”). Ten neuronami pośredniczącymi biegnie do nerwu wzrokowego i z nim do mózgu, a mianowicie wzgórza oraz kor wzrokowych (pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowej). Właściwie poprawnie należałoby powiedzieć, że siatkówka, nerwy pośredniczące i nerw wzrokowy są po prostu integralną częścią mózgu. Czego nie da się np. powiedzieć o naszym uchu wewnętrznym i nerwie słuchowym. Te są wobec mózgu zewnętrzne.

Zanim jednak napiszę o wspomnianej na początku genetycznej manipulacji przywracającej wzrok, spróbujmy pomyśleć o tym problemie filozoficznie. Jak realnie widzieliby świat niewidomi, którym nagle by przywrócono wzrok? Czy rozpoznaliby wyłącznie wzrokiem przedmioty, których kształty rozróżniali za pomocą dotyku? – zapytał pod koniec XVII wieku w prywatnym liście do Johna Locke’a irlandzki myśliciel William Molyneux, którego żona była niewidoma. To było nie tylko pytanie o jakiś konkret, ale także o granice poznania oraz realność istnienia tego, co poznajemy.

Odpowiedź na to wielkie zagadnienie, które poruszali w swych pracach chociażby Denis Diderot czy George Berkeley – zwane do dziś w filozofii, psychologii i neurobiologii „problemem Molyneauxa” – przyszła niedługo potem, wraz z pierwszą operacją usunięcia katarakty. Okazało się, że bez specjalnych ćwiczeń pooperacyjnych trwających krótko, bo około tygodnia, pacjent nie jest zdolny dokonać natychmiastowej asocjacji pomiędzy tym, co „widział” dotykiem, a tym, co widzi oczyma.

Fakty ustalone eksperymentalnie (także w obserwacji noworodków i niemowląt) [1] wskazują na kilka bardzo ważnych elementów, dotyczących naszego zmysłowego poznania. Po pierwsze, jeden zmysł potrafi zastąpić inny, jednak wzrok jest tu kluczowy. Nasz mózg „myśli” obrazami. Wspaniale to wyraża słowo „wyOBRAŹnia”. Ostatecznie i de facto widzi (słyszy, dotyka, smakuje) nasz mózg i robi to w sposób niemodalny, gdy tymczasem narządy zmysłów działają modalnie. Pomyłka „na receptorze”, niczym brak odbioru sygnału przez antenę, wynikać może jedynie z jego uszkodzenia. Natomiast pomyłka mózgu – np. złudzenie – może wynikać np. z braku lub nadmiaru stosownych odniesień czy braku treningu w rozpoznawaniu danego typu sygnału.

Gdy zatem receptor (siatkówka oka) jest uszkodzony, nie będziemy widzieć, ale mózg nasz jest do tego zdolny i przygotowany. Oczywiście im jest młodszy, tym bardziej jest plastyczny, tym większa szansa, że choć nieczęsto stymulowane, tkwią w nim stosowne neurony, co da szansę na wytworzenie się podczas treningu niezbędnych między nimi połączeń – synaps. Podstawowa diagnoza okulistyczna zatem musi stwierdzić, czy nie widzi nasze oko, czy ośrodki wzrokowe w mózgu.

Mikroprocesory i… mysz

Aby naprawić lub zastąpić niewidzące oko jest co najmniej kilka naukowych pomysłów. Od operacji chirurgicznych, przez inwazyjne wszczepianie do oka lub mózgu implantów, np. Argus II (specjalnych urządzeń, opartych o mikrokamery i mikroprocesory, zdolnych do elektrycznej stymulacji konkretnych obszarów mózgu [2]) aż po urządzenia, w których impulsy z kamery zastępuje stymulacja receptorów czuciowych umieszczonych na skórze [3].

Do tego wachlarza metod, czasem już szeroko stosowanych w klinice, a czasem jedynie eksperymentalnych, właśnie dołączyły genetyczne modyfikacje. Co więcej – przywracają wzrok osobie dorosłej, a nawet da się powiedzieć leciwej, od lat cierpiącej na chorobę degeneracyjna siatkówki, niemal całkowicie niewidomej.

Nie jest jednak tak, że specjaliści od percepcji wzrokowej z Francji, USA i Szwajcarii, którzy zabawili się w cudotwórców i na razie częściowo, ale przywrócili wzrok jednemu pacjentowi ¬– mężczyźnie lat 58, od 40 lat cierpiącemu na barwnikowe zwyrodnienie siatkówki, zatem zasadniczo ociemniałemu z powodu zaniku komórek fotoreceptorowych¬ – wymyślili od początku do końca jakąś genetyczną manipulację. Optogenetyka jest metodą stosowaną od lat przez neuronauki w celu poznania, jak działa mózg.

W skrócie działa to właśnie „fotowoltaicznie” – czyli fotony mogą doprowadzić do powstania elektrycznego potencjału czynnościowego. A to jest właśnie sposób, w jaki pracuje mózg. Całe to skomplikowane myślenie, pamięć, wyobrażenia to… sporo dobrze skontrolowanego prądu elektrycznego, płynącego wzdłuż neuronów. O czym laików – i słusznie – przekonywał film „Matrix”. Trzeba zatem zrobić transgeniczną mysz, która uzyska w neuronach zdolność do odbioru fotonów. Wtedy da się w sposób kontrolowany jakieś wybrane neurony stymulować światłem do działania (lub zaprzestania działania) i patrzeć na mysie reakcje [4].

Geny, które są stosowane w optogenetyce, kodują najczęściej tzw. opsyny, a pochodzą z zielonych glonów lub archebakterii. W przypadku terapii eksperymentalnej opisanego na łamach „Nature Medicine”, wykorzystano gen kodujący glonie białko ChrimsonR, wsadzony w wektor adenowirusowy (czyli taki mniej więcej, jak w szczepionkach Vaxzevria ¬– AstraZeneca, Janssen ¬– Johnson & Johnson, czy Sputnik V). Tak przygotowaną substancje terapeutyczną wstrzykiwano wprost do oka bardziej dotkniętego degeneracją siatkówki.