Zobaczyć świat. Jak medycyna i nowe technologie dają nadzieję niewidomym

Ślepota – jedna z groźniejszych chorób? Do czego przysłużą się badania?

Ślepota dotyka mniej więcej co 200. mieszkańca naszego globu – to 39 mln ludzi. Kolejne 246 mln ma wzrok słaby na tyle, że w dużym stopniu utrudnia im to życie. Ślepota to problem nie tylko ich, ale i kolejnych milionów: krewnych i tych, którzy muszą pomagać niewidomym i niedowidzącym. Już samo to uzasadnia poszukiwania nowych terapii. Oczy przyciągają uwagę także z innego powodu – to bezpieczne miejsce, do którego mamy stosunkowo łatwy dostęp i można w nim testować metody, które później potencjalnie da się wykorzystać w innych miejscach organizmu.

Badacze mogą łatwo zajrzeć do oka, by ocenić, co jest uszkodzone i czy leczenie działa. Z drugiej strony właściciel oka może (lub nie) patrzeć nim na świat, co jest najszybszym i najlepszym sprawdzianem właściwego funkcjonowania. Reakcje oka można też mierzyć np. zmianami wielkości źrenicy albo aktywnością elektryczną nerwu wzrokowego. Ponadto przy testach eksperymentalnych terapii w jednym oku drugie zwykle może służyć badaczom za kontrolę i za swoistą „rezerwę” na wypadek, gdyby coś poszło nie tak.

Oko może też wiele wytrzymać. Wewnątrz kulistego azylu układ odpornościowy „zawiesza działanie”, a to sprawia, że gałki oczne są przestrzenią „immunologicznie uprzywilejowaną”, tolerancyjną dla agresorów, którzy w innych narządach mogliby być przyczyną niekorzystnych stanów zapalnych. To znaczy, że można tu wypróbowywać rozmaite terapie, np. genowe, bezpieczniej niż gdzie indziej. Neurolodzy uwielbiają oko, bo – jak powiedział mi jeden z nich – to „jedyne miejsce, w którym można zobaczyć mózg bez konieczności wiercenia dziury w czaszce”. Siatkówka, którą można oglądać przez źrenicę, to przecież miseczka neuronów związanych z mózgiem przez nerw wzrokowy.

Zresztą całe oko jest w zasadzie wypustką mózgu, która na etapie rozwoju płodowego zawędrowała odeń dość daleko. A że mózg, podobnie jak oczy, też jest narządem „immunologicznie uprzywilejowanym”, terapie, które działają w oku, można z powodzeniem stosować także w leczeniu mózgu czy rdzenia kręgowego. Te zalety nabierają szczególnego znaczenia. Rozmaite naukowe eksperymenty prowadzone obecnie na oczach w celu pokonania ślepoty mogą w przyszłości doprowadzić do stworzenia terapii dla reszty ludzkiego organizmu. Terapia genowa to przecież nadzieja na naprawę uszkodzonych genów odpowiedzialnych za rozmaite choroby. Komórki macierzyste mogą kiedyś posłużyć do odtwarzania całych tkanek; bioniczne implanty są zaś obietnicą zastąpienia szwankujących narządów.

Sukces zwalczenia wrodzonej ślepoty

Od dnia, w którym Christian Guardino przyszedł na świat, matka chłopca wiedziała, że z jego oczami coś jest nie tak. Poruszały się bezładnie i chaotycznie, a czasem źrenice jakby „uciekały” do środka głowy. Pierwszy okulista, do którego matka zgłosiła się z Christianem, z ponurą miną odesłał ich do specjalisty z nowojorskiego szpitala Mount Sinai. Ten wykonał elektroretinogram (ERG).

To badanie, w którym mały elektroniczny czujnik umieszczony na oku mierzy odpowiedź siatkówki na błysk światła. Zdrowa siatkówka reaguje na niego, generując sygnał elektryczny, który biegnie nerwem wzrokowym, a na wydruku z maszyny wygląda jak głęboka dolina, po której pojawia się wysoki, stromy szczyt. U Christiana nic z tych rzeczy: na taśmie były tylko pokręcone, dziwaczne zawijasy o niewielkiej amplitudzie. Lekarz powiedział Elizabeth, że jej syn cierpi na schorzenie zwane wrodzoną ślepotą Lebera (LCA). Jego wzrok, już i tak kiepski, z czasem będzie się pogarszać. Nic nie można zrobić. Chłopiec w zasadzie nigdy nie zobaczy otaczającego go świata, a gdy nauczy się chodzić, zawsze będzie to robił z białą laską.

Christian rzeczywiście potrzebował laski i matczynej dłoni, gdy w wieku 12 lat po raz pierwszy przekroczył próg przychodni prowadzonej przez Scheie Eye Institute Uniwersytetu Stanu Pensylwania. Za to w styczniu tego roku wkroczył do głównego budynku instytutu bez niczyjej pomocy. Nastolatek prowadził grupę doktorów, lekarzy i techników laboratoryjnych, wśród których byłem i ja, przez przestronny korytarz. Christian Guardino widział. Wszystko, co przedtem było przeszkodą – światło i ciemność, szkło i stal, ruchome i nieruchome – teraz sprawiało mu przyjemność. Świat stał przed nim otworem.

– Nie do uwierzenia, prawda? – spytała kilka minut później Elizabeth. Przed nią jej syn spacerował z Jean Bennett. To w jej laboratorium stworzono zawierający gen płyn, dzięki któremu u Christiana zwalczono ślepotę – To stało się tak szybko – powiedziała Elizabeth. Christian zobaczył ją zaledwie trzy dni po tym, jak specyfikiem potraktowano pierwsze oko.

To efekt 20 lat ciężkiej pracy dr Jean Bennett i jej współpracowników. To oni zidentyfikowali mutację genetyczną, która niszczyła siatkówki Christiana, a potem wymyślili, jak przemycić do nich prawidłową kopię tego genu. Na początku badań klinicznych Bennett miała po prostu nadzieję, że „można będzie dostrzec jakiś ślad poprawy”. Dziewięć lat później wciąż dziwi się, że efekty okazały się aż tak dobre.

Dr Bennett nie próbuje rozdmuchiwać swoich zasług ani nie lekceważy przeszkód na drodze dalszego postępu. Jednak korzyści pacjentów dają jej ostrożną nadzieję na to, że metoda zastępowania uszkodzonego genu prawidłowym może zadziałać także w innych typach ślepoty. Nie tylko ona wierzy, że modyfikacje opracowanej przez nią techniki wkrótce mogą pomóc lekarzom diagnozować i naprawiać podobne defekty genetyczne na tyle wcześnie – być może jeszcze w łonie matki – by zapobiec uszkodzeniom wzroku albo odwrócić zniszczenia.

Ślepota wciąż jest wyzwaniem dla lekarzy

Sanford Greenberg, biznesmen, który stracił wzrok z powodu jaskry jeszcze w college’u, ufundował nagrodę End Blindness by 20/20. Trzy miliony dolarów przypadną osobie lub osobom, które do tego czasu najbardziej przyczynią się do pokonania ślepoty. National Eye Institute, jeden z amerykańskich narodowych instytutów zdrowia, wydaje ogromne pieniądze na badania z dziedziny okulistyki i na stypendia w ramach Audacious Goals Initiative.

Światowa Organizacja Zdrowia i International Agency for the Prevention of Blindness wyszły z inicjatywą „Vision 2020”. Celem jest „wyeliminowanie możliwych do uniknięcia przypadków ślepoty do roku 2020”. Oglądając, słuchając i czytając liczne, pełne emocji doniesienia medialne o sukcesach takich jak te dr Bennett, mogłoby się wydawać, że cel jest tuż za rogiem. Tymczasem badacz komórek macierzystych Henry Klassen z University of California w Irvine studzi te nadzieje. Zgadza się z nim większość naukowców, w tym sama Jean Bennett. Lekarka wie, że terapia genowa, która unicestwiła ślepotę u Christiana jest tak niezwykła, bo stoi w sprzeczności z długim ciągiem porażek.

W swej ostatniej pracy bez ogródek wylicza przytłaczające przeszkody stojące na drodze upowszechnienia jej metody nawet na inne genetyczne przyczyny LCA. Chodzi np. o to, że gen o nazwie RPE65, który wprowadziła do oka Christiana, bez kłopotu można umieścić w łagodnym, zmodyfikowanym wirusie użytym jako nośnik. Niestety wiele innych genów wywołujących ślepotę LCA jest na to zbyt dużych. W dodatku większość szkodliwych mutacji w tej chorobie zaczyna swoje dzieło zniszczenia o wiele wcześniej albo w rejonach oka, do których trudniej jest dostarczyć prawidłowy gen, nie można ich zatem skutecznie zastępować przy użyciu obecnie dostępnych wirusów.

Barwnikowe zwyrodnienie siatkówki – nowe rozwiązanie dla chorych. Czy będzie przełomem?

Wyobraź sobie czarno-biały migający obraz o wysokim kontraście i niskiej rozdzielczości; coś bardziej prymitywnego niż w pierwszych telewizorach z lat 20. W podobny sposób Rhian Lewis postrzega świat swoim bionicznym okiem. 50-latka z walijskiego Cardiff ma barwnikowe zwyrodnienie siatkówki. W tej chorobie genetyczny defekt sprawia, że fotoreceptory umierają, a obraz stopniowo przygasa, od obwodu ku centrum, aż w końcu nawet to ograniczone pole widzenia zanika. Mimo ograniczeń skończyła szkołę i college. Obsługiwała bar, bo dokładnie wiedziała, gdzie stoi każda butelka, szklanka i nalewak do piwa.

Później, nawet gdy już zupełnie opanowała ją ślepota na prawe oko, przez 20 lat pracowała w sklepie papierniczym, zapamiętując położenie każdego regału i odróżniając monety po kształcie i wypukłościach. W czerwcu 2015 r. poszła do Oxford Eye Hospital, trafiła na stół operacyjny i po 10 godzinach obudziła się z bionicznym okiem. W trakcie najbardziej skomplikowanej operacji, jaką kiedykolwiek przeprowadzili, chirurg Robert MacLaren i jego oksfordzki zespół wsunęli między delikatne warstwy siatkówki mikroczip wielkości główki od szpilki, mieszczący 1600 maleńkich fotodiod. W badaniu klinicznym zespół MacLarena sprawdza, czy czip nazwany Alfą potrafi zastąpić obumarłe fotoreceptory (powszechnie znane jako czopki) w centralnej części siatkówki Rhian Lewis i zmienić docierające do niego impulsy świetlne w sygnały elektryczne przesyłane istniejącą siecią nerwów dalej do mózgu.

– Gdy włączono implant, nie mogłam uwierzyć – powiedziała Rhian – To nie był obraz jako taki – wyjaśnia Lewis. — Raczej świadomość różnicy.

Rhian nauczyła się identyfikować określony rodzaj błysków jako ludzkie sylwetki, a inny jako drzewa. Na tydzień przed tym, jak ją odwiedziłem, wybrała się z zespołem MacLarena na przechadzkę po Oksfordzie i odkryła, że po raz pierwszy od lat może wskazać, w których miejscach budynku są okna. Postępy są jednak niewielkie i pani Lewis wciąż niemal wszystko robi, kierując się dotykiem i resztkami wzroku, jakie pozostały jej w lewym oku. Bioniczne oko jest bardzo wymagające w użyciu, dlatego zwykle je wyłącza. Takie ograniczenia nie dziwią Eberharta Zrennera, niemieckiego chirurga i okulistę, który prace nad Alfą zaczął ponad 20 lat temu.

– Naszym celem nigdy nie było przywrócenie pełnego widzenia, a danie pacjentom możliwości rozpoznawania przedmiotów i poruszania się w otoczeniu – mówi.

Lewis uważa, że jej bioniczne oko jest użyteczne i jest za nie wdzięczna. Nawet jeśli nie będzie lepiej, te często nierozpoznawalne obrazy i tak są – jak mówi – swoistym cudem, bo ciemność zastąpiło światło. MacLaren mówi, że jego projekt pozwala zdobyć cenne doświadczenie. Po pierwsze dowodzi, że fotodiody mogą zastępować organiczne fotoreceptory. Urządzenie pokazuje też, że pacjenci mogą nauczyć się interpretować nowy typ bodźców wzrokowych. Do tego implanty udowadniają, że nawet gdy nie ma już fotoreceptorów, potencjał wzrokowy zostaje, bo reszta szlaków nerwowych jest nietknięta. A to coś, czego nawet nie spodziewałem się wykazać – tłumaczy.

Zdaniem MacLarena te doświadczenia już stały się zaczynem postępu w dwóch innych innowacyjnych sektorach nauki: terapii genowej i badaniach nad komórkami macierzystymi.

Zwyrodnienie plamki żółtej – jak postępuje? Czy uda się znaleźć sposób na jego wyleczenie?

W Kalifornii zespół okulistów prowadzi badania nad komórkami macierzystymi bezpośrednio zainspirowane implantami. Szefuje mu Mark Humayun. Jego pierwszym dużym projektem była współpraca przy tworzeniu Argusa II – pierwszego implantu siatkówkowego, który na początku dekady został dopuszczony do obrotu. Argus wykorzystuje układ elektrod wprowadzonych pod siatkówkę. Zamiast jednak odbierać świetlne impulsy, ten zespół 60 czujników pobiera sygnał z miniaturowej kamery umieszczonej w okularach, przekazującej go przez przetwornik noszony przy pasku albo w torebce.

Wraz z kolegą badaczem, biologiem Dennisem Cleggiem z University of California w Santa Barbara, nazywają go po prostu „łatką”. Rusztowanie łatki zrobione jest z tej samej substancji, którą wykorzystuje się do powlekania kabli w rozrusznikach serca i wszczepach neurologicznych. To cieniutka płytka o kształcie zbliżonym do litery d, tyle że dwa razy większa. Na tym maleństwie Clegg umieszcza 120 tys. komórek pochodzących od embrionalnych komórek macierzystych.

Humayun i Clegg chcieliby wykorzystać tę łatkę do leczenia AMD – związanego z wiekiem zwyrodnienia plamki żółtej. W tej chorobie ślepota postępuje odwrotnie niż przy barwnikowym zaniku siatkówki. Najpierw mgła zasnuwa centrum pola widzenia, a potem uszkodzenia rozszerzają się i nasilają, aż do praktycznie całkowitej utraty wzroku. To najczęstsza nieuleczalna przyczyna ślepoty, odpowiadająca za 5 proc. wszystkich przypadków.

Humayun i Clegg mają nadzieję, że łatka z komórkami RPE uzyskanymi z komórek macierzystych może zastąpić te, które zawiodły. Samych komórek nie można jednak po prostu wstrzyknąć do oka. W badaniach na zwierzętach naukowcy wykazali, że najskuteczniejszą integrację ze skomplikowaną architekturą warstwy fotoreceptorowej obserwuje się, gdy są dostarczone we właściwe miejsce. To właśnie odpowiednie usytuowanie łatki wydaje się najtrudniejszym zadaniem – i dokładnie ta trudność kręci chirurgów takich jak Humayun. Jeśli badanie się uda, łatki można będzie wykorzystywać w leczeniu AMD i innych rodzajów ślepoty.

Czy komórki macierzyste pokonają ślepotę?

Wciąż niewykorzystany potencjał komórek macierzystych przyciąga i innych poszukiwaczy leku na ślepotę, takich jak Henry Klassen z University of California w Irvine. Klassen przez 30 lat szukał sposobu, jak namówić komórki prekursorów, czyli komórki macierzyste, które zaczęły się już różnicować, do zastąpienia lub uleczenia uszkodzonych fotoreceptorów. Już udało mu się z ich pomocą poprawić wzrok myszy, szczurów, kotów, psów i świń.

Teraz testuje podobną terapię u osób z zaawansowanym barwnikowym zwyrodnieniem siatkówki. Podczas zabiegu, który Klassen przez jego prostotę przyrównuje do filozofii zen, chirurg przy pomocy igły szybko wstrzykuje do oka od 0,5 do 3 mln komórek prekursorowych. Ich zadaniem jest naprawa uszkodzonej siatkówki. Niektórzy chorzy ze zwyrodnieniem barwnikowym siatkówki po zabiegu o wiele lepiej rozróżniają cienie i kształty.

U Kristin Macdonald, 50-latki z Kalifornii, która z powodu tej choroby niemal całkiem oślepła, jedno oko poddano temu zabiegowi w czerwcu 2015 r. Teraz nie obija się o meble, widzi ciężarówkę nadjeżdżającą ulicą, a na basenie „bladą poświatę”, błękitny poblask wody, która wcześniej była niczym czarno-białe zdjęcie.

Zaćma – najczęstsza przyczyna ślepoty. Co jest wciąż jest problemem w walce z zaćmą?

Helena Ndume, okulistka z Namibii, lubi wspominać, co robią ludzie, którym po latach przywraca się wzrok. Przez 20 lat, w których Ndume prowadziła własne prace nad pokonaniem ślepoty, zebrała wiele takich historii. Co do jednego nie ma wątpliwości: przez ten czas zoperowała ok. 30 tys. pacjentów i mniej więcej tyle samo odzyskało wzrok. Najwyraźniej leczenie działa. Ale to nie prosty i dokładnie przebadany zabieg usunięcia zaćmy jest tym, co bada. Ona i inni wykonujący podobną pracę chcą sprawdzić, czy jeśli ludzkość ma na coś lekarstwo, potrafi zaoferować je wszystkim potrzebującym.

Zaćma, choroba biedy, to przyczyna połowy przypadków ślepoty na świecie. W krajach rozwiniętych jej usunięcie jest zabiegiem rutynowym, wykonywanym, gdy tylko problemem staje się oglądanie telewizji. W krajach biednych osoby z zaćmą po prostu tracą wzrok. Terapia jest tak samo prosta w obu przypadkach. Trzeba sprawić, by pacjent i lekarz znaleźli się w jednym pomieszczeniu, po krótkim przygotowaniu poświęcić ok. 20 minut na usunięcie zmętniałej soczewki i zastąpienie jej syntetyczną, sprawdzenie efektu. Koszt to 15 do 100 dol., ale niewielu potrzebujących na to stać.

We współpracy z rządem Namibii i rządami innych krajów Afryki oraz organizacją charytatywną SEE International, Ndume próbuje zmienić tę sytuację, prowadząc w oddalonych od cywilizacji regionach „obozy zaćmy”, czyli szpitale polowe, w których ona i inni okuliści w tydzień operują do 500 osób. W zeszłym roku ONZ uhonorowała jej „działania na rzecz ludzkości” przyznaną po raz pierwszy Nagrodą Nelsona Rolihlahli Mandeli.

Spośród historii Heleny moją ulubioną jest ta o kobiecie, którą zoperowała w pierwszym roku prowadzenia okulistycznych klinik polowych w Rundu na północy kraju. Na zabieg zapisało się ponad 200 pacjentów, ale przyszło tylko 82. Wielu przestraszyło się tego, że ktoś będzie rozcinać im oko. Kobieta należała do odważnych. Gdy w kolejnym roku dr Ndume wróciła do Rundu, kobieta zjawiła się tam, promieniejąc szczęściem. Chciała pokazać lekarce swoją farmę, którą ostatnio bardzo powiększyła. Najpierw jednak wyciągnęła ją przed budynek. Na zewnątrz czekał tłumek chętnych na operację przekonany efektami, jakich był świadkiem.

– Oni uważają, że to cud – mówiła zoperowana wcześniej kobieta. Jednak na świecie wciąż jakieś 20 mln ludzi jest niewidomych z powodu zaćmy. Gdyby ich wyleczyć, zlikwidowalibyśmy połowę światowej ślepoty. Ale żeby tego dokonać, potrzeba czegoś więcej niż polowe kliniki działające tylko przez chwilę. Potrzeba trwałej infrastruktury, żeby zabieg stał się czymś zwyczajnym, rutynowym.

Między innymi dlatego była gwiazda NBA Dikembe Mutombo ufundowała szpital w swoim rodzinnym mieście – Kinszasie, stolicy Demokratycznej Republiki Konga. Gdy dr Ndume odwiedziła tę placówkę, można było w pełni docenić jej wartość dla lokalnej społeczności, ale i to, że nie zaspokaja jej potrzeb w pełni. Okulistka miała być tam pięć dni, została siedem. Mimo że wykonała ponad 100 zabiegów, lista oczekujących nadal liczyła kilkaset osób. Gdy wspomniałem dr Ndume o innych przyczynach ślepoty, odparła po prostu:

– Wszystkie te inne choroby, zwyrodnienie plamki, barwnikowe zwyrodnienie siatkówki itd. w porównaniu z zaćmą są niczym.
I nie chodziło jej o to, że nie są powodem cierpienia ani że nie powinno się szukać sposobów na ich pokonanie. Chciała podkreślić, że w walce ze ślepotą największym wyzwaniem dla medycyny nie jest samo wynalezienie metod leczenia, ale sposobów na dotarcie z nimi do potrzebujących.

Tego dnia rano dr Ndume przeprowadziła dziewięć zabiegów usunięcia zaćmy. Byłem przy jednym z nich i widziałem, jak skalpel rozcina gałkę oczną. Ten widok bardzo mnie poruszył. Później zdałem sobie sprawę, że po części stało się tak, bo nic nie symbolizuje świadomości tak, jak szeroko otwarte oczy.