Создан бионический глаз, который может восстановить зрение

Бионический глаз представляет собой маленькое устройство размером с пенни, прикрепленное к тонкому проводку. Его создатель, Макс Ходак, надеется, что это устройство сможет восстановить критическое восприятие и помочь слепым снова видеть.

Миниатюрный электронный прибор, прикрепленный к дисплею MicroLED, обладает площадью всего в 2 мм.

Новый протез известен как "Научный глаз", и сразу после доказания его безопасности и эффективности он будет имплантирован внутрь глазных яблок пациентов, страдающих заболеваниями, при которых погибают светочувствительные клетки глаза. Идея состоит в том, чтобы заставить другие клетки глаза принимать и транслировать световые сигналы. Устройство было представлено 21 ноября 2023 года.

Ходак уже продемонстрировал, как его технология работает на кроликах, и подготовил его к будущим испытаниям, чтобы проверить его возможности по восстановлению зрения.

Ходак отметил, что число пикселей, которые команда смогла втиснуть в микролид устройства, составило 16 000.

Устройство MicroLED, которое Science Corp. называет FlexLED, является лишь одним из компонентов Science Eye. Чтобы восстановить даже эту форму зрения у пациентов, команде Science Corp. сначала необходимо доставить ген в определенную область глаза и продемонстрировать, что он может генерировать электрические сигналы в областях мозга, ответственных за управление зрением.

В момент чтения или простого взгляда глаз и мозг человека вовлечены в подобие танца, который оживляется бурей света и электрических сигналов. Такой танец и дает ощущение зрения. В этот момент хрусталик глаза фокусирует свет на сетчатку, которая представляет собой слой ткани в задней части глаза, содержащий светочувствительные клетки (фоторецепторы). Эти клетки имеют форму палочек, а также содержат молекулы опсины, преобразовывающие свет в электрический сигнал.

Данный сигнал после передается в нервные (ганглиозные) клетки, которые змеятся от глаза вверх в мозг в виде зрительного нерва, передавая информацию, которая создает визуальный образ мира.

В процессе генетических заболеваний, таких как пигментный ретинит и возрастная дегенерация желтого пятна, аномалии в слое фоторецепторов сетчатки в итоге приводят к их гибели. Из-за потери фоторецепторов световые сигналы больше не могут быть преобразованы в электрические сигналы, что в конечном итоге приводит к слепоте.

В то время как фоторецепторы теряются при пигментном ретините, RGCS и другие клетки сетчатки остаются нетронутыми. Мозг все еще может декодировать световые сигналы. Идея научного глаза заключается в модификации этих RGCS, чтобы они стали фоторецептивными, тогда их можно будет стимулировать светом и посылать эти сигналы в мозг.

Модификация требует инъекции специально разработанного опсина, который был генетически модифицирован и заключен в деактивированный вирус для поиска RGCS. Команда Science Corp. показала, что опсин проникает в RGCs.

Органоиды, развивающиеся из стволовых клеток, были погружены в раствор вирусной конструкции, содержащей опсины. Спустя 10 недель их поместили под микроскоп, где исследователи, в том числе инженер-клеточник Смит, искали ярко-красные клетки — признак того, что опсин попал в RGCS органоида. Оказалось, что примерно каждый пятый RGCs экспрессирует конструкцию, разработанную Science Corp . Ученые считают, что дальнейшее усовершенствование вирусной конструкции и опсина обеспечит еще лучшую экспрессию.

Исследователи провели эксперимент на кролике женского рода, которого звали Лила. Ученая Эми Рочфорд достала глазное яблоко Лилы из глазницы, после чего разрезала его и удалила некоторые части - хрусталик и стекловидное тело, а также гелеобразный слой. Сетчатка была отделена для изучения через микроскоп.

Глаза кролика и человека отличаются.Одним из главных отличий является область, известная как ямка, центральное углубление в сетчатке, где множество светочувствительных колбочек плотно расположены друг к другу. У кроликов есть полоса клеток, в то время как у людей есть ямка, и фундаментальная биология глаза немного отличается.

Ученые хотели подтвердить две концепции. Во-первых, вирусная конструкция, содержащая опсин, должна проникнуть в RGCs в сетчатке кролика. Во-вторых, пульсирующий свет устройства FlexLED должен стимулировать опсины и посылать сигналы в мозг. Первые результаты подтвердили обе теории. Ученым удалось сделать RGCS светочувствительными. Они также смогли управлять устройством FlexLED и обнаруживать активность в зрительных центрах мозга.

Однако для стимуляции опсина в RGCs, пациенты должны подвергаться воздействию света определенной длины волны. Опсин не реагирует на естественный свет, как человеческий глаз; он не способен создавать полную картину окружающей среды, как это могут здоровые фоторецепторные клетки. По этой причине "Научный глаз" нужно будет использовать вместе с очками с камерами, которые передают информацию по беспроводной сети через инфракрасное излучение на FlexLED, имплантированный поверх сетчатки.

Восстановление зрения для первых пациентов не будет чудесным возвращением к стопроцентному зрению, но это поможет им лучше воспринимать окружающий мир; ощущения будут сродни зрению, но с гораздо меньшей точностью.

Для восстановления зрения с высоким разрешением существуют физиологические барьеры, которые еще предстоит преодолеть. Например, сетчатка человеческого глаза содержит более 100 миллионов фоторецепторов в каждом глазу, но только около 1 миллиона RGCs.

RGC также разделены на отдельные типы, которые передают в мозг немного различную информацию. В теории будущая версия устройства FlexLED должна приводить в действие различные типы RGCS. Ходак отметил, что он пока не уверен, насколько это возможно, но с доработкой устройство может даже иметь постоянное взаимно однозначное отображение между пикселем на его гибком экране и отдельным RGC. В сочетании со способностью мозга адаптироваться с течением времени восстановление зрения с высоким разрешением может быть реальностью.