211service.com
Ratones ciegos ven la luz
Los ratones ciegos desarrollaron una visión rudimentaria cuando los investigadores activaron ciertas células de la retina utilizando un gen que se encuentra comúnmente en las algas. Los ratones no solo podían sentir la presencia de luz, sino que también respondían a un patrón en blanco y negro en movimiento, lo que sugiere que podían distinguir objetos de cierto tamaño.
Mira cómo corren: En la superficie exterior de la retina de este ratón ciego falta una capa gruesa de células fotorreceptoras, que normalmente aparecerían como una franja adicional de azul en el extremo derecho. En un ratón vidente, son las células fotorreceptoras las que le dicen al sistema visual cuando hay luz. En cambio, las células bipolares ON de este ratón, otro tipo de células de la retina, que se muestran en verde, se han diseñado para detectar y responder a la luz utilizando una proteína de canal sensible a la luz que normalmente se encuentra en las algas. Los ratones tratados con el gen de esta proteína de canal huyeron de una luz brillante y siguieron un patrón en blanco y negro en movimiento, lo que sugiere que tenían habilidades visuales rudimentarias.
No verías los detalles muy finos, pero verías algunos objetos más grandes, dice Botond Roska , neurobiólogo en el Instituto Friedrich Miescher de Investigación Biomédica , en Suiza, quien dirigió la investigación junto con colaboradores en Escuela Médica de Harvard . Sus resultados se publicaron en línea esta semana en Neurociencia de la naturaleza .
Los ratones utilizados en el estudio tienen una forma de ceguera controlada genéticamente en la que faltan todas las células fotorreceptoras de la retina. Esta afección, causada por enfermedades como la degeneración macular o la retinitis pigmentosa, es la principal causa de ceguera en los seres humanos. Debido a que las células fotorreceptoras de los ratones estaban completamente ausentes, los investigadores se enfocaron en la siguiente capa de células en el circuito visual, llamadas células bipolares.
Por lo general, las células bipolares responden a la intensidad de la luz. Un subgrupo llamado células bipolares ON se dispara en respuesta a la luz, mientras que otro subgrupo, llamado células bipolares OFF, se apaga en respuesta a la luz. Estas señales trabajan juntas para informar al cerebro sobre el brillo de los objetos cercanos. En los ratones ciegos, ninguno de estos tipos de células, que normalmente reciben su información de las células fotorreceptoras, puede sentir la presencia de luz.
El grupo de Roska apuntó a las células bipolares ON, utilizando una proteína de algas sensible a la luz llamada canalrodopsina-2 (ChR2) para conferir sensibilidad a la luz donde antes no había ninguna. Esencialmente, rediseñamos los fotorreceptores en la retina, dice Roska.
La proteína ChR2 se incrusta en la membrana externa de una célula bipolar ON, donde actúa como un canal de luz. Cuando hay luz, el canal se abre y los iones cargados positivamente fluyen hacia la celda. Este influjo de carga positiva activa la célula, lo que desencadena la liberación de neurotransmisores y propaga la respuesta a otras neuronas cercanas. El efecto neto es que un pulso de luz genera una señal eléctrica que atraviesa el ojo y, en última instancia, llega al cerebro.
El truco consistía en apuntar solo a las células bipolares ON. Si las células bipolares OFF, o cualquiera de los muchos otros tipos de células de la retina, también se volvieran sensibles a la luz, el cerebro recibiría señales mixtas en respuesta a la luz. Entonces, antes de inyectar el gen ChR2 en los ojos de los ratones, los investigadores lo alteraron con un fragmento de ADN regulador al que solo responderían las células bipolares ON. De esa manera, aunque todos los tipos de células de la retina tomaron el gen, solo las células bipolares ON produjeron la proteína ChR2.
A diferencia de sus contrapartes ciegas, los ratones tratados respondieron a la luz brillante corriendo alrededor de sus jaulas como si se escondieran. Y cuando se colocó en una plataforma fija dentro de un tambor giratorio con rayas blancas y negras, los ratones tratados siguieron el patrón en movimiento. Al usar franjas progresivamente más pequeñas, los investigadores pudieron medir el límite de la capacidad de los ratones para resolver detalles; resulta que es aproximadamente la mitad de bueno que el de los ratones normales.
Lo hermoso de este artículo fue que pudieron restaurar una función de comportamiento que era muy, muy limpia y clara, dice Ed Boyden , profesor asistente en el MIT Media Lab , quien ha sido pionero en el uso de ChR2 para bioingeniería en el cerebro. Esta es la primera mejora de comportamiento que la gente ha informado sobre el uso de este gen en el sistema visual, dice Boyden, que no participó en la investigación.
Si la técnica se adapta para tratar la ceguera en humanos, dice Roska, es probable que el gen se transmita mediante un virus llamado AAV. Este virus es una herramienta común para la terapia génica humana (se utilizó recientemente para proporcionar una cura para un tipo extremadamente raro de ceguera humana) y ha demostrado ser seguro y eficaz en varios ensayos clínicos. Al modificar su proteína de cubierta, los investigadores podrían adaptar el VAA para infectar solo las células bipolares ON, agregando otra capa de especificidad.
La transmisión viral podría amplificar la efectividad de la técnica, dice Roska, quizás mejorando aún más la visión. Si bien la técnica utilizada para administrar el gen en el estudio con ratones solo afectó a alrededor del 10 por ciento de las células bipolares ON, AAV puede expandir el alcance del gen.
En el futuro, Roska y sus colegas también planean abordar la otra mitad del circuito bipolar: las células bipolares OFF. Recientemente, Boyden y otros han estado desarrollando una especie de técnica hermana de ChR2, utilizando una proteína de canal llamada halodopsina que desactiva las células en respuesta a la luz. Si la clorhodopsina se expresara específicamente en las células bipolares OFF, ese componente del circuito visual también podría restaurarse. Eso le daría una especie de control de empujar y tirar para obtener información en el cerebro, dice Boyden.
Pero el grupo de Roska todavía está buscando un regulador genético específico para las células bipolares OFF para que puedan apuntar a la halodopsina con la especificidad adecuada. Aunque tenemos la herramienta adecuada, dice, no tenemos la dirección correcta.