זריקה לעין במקום שתל: כך הגיבה רשתית עיוורת לאור

חלקיקים חלולים בקוטר 300 ננומטר, שהוזרקו לעין של עכברים עיוורים, גרמו לקליפת המוח החזותית שלהם להגיב לאור. המחקר פורסם השבוע בכתב העת Nature Biomedical Engineering, בהובלת חוקרת הננו-מדע מנגלין צ'ן מאוניברסיטת אוהרוס בדנמרק, בשיתוף אוניברסיטת שיקגו, אוניברסיטת מזרח פינלנד, אוניברסיטת קופנהגן ובית החולים האוניברסיטאי באוהרוס.

החומר שממנו עשויים החלקיקים הוא ניטריד פחמן גרפיטי, מוליך למחצה שרגיש לאור נראה. הצורה החלולה שלהם לקוחה מהכלורופלסטים בתאי הצמח, אותם גופיפים שקולטים פוטונים בפוטוסינתזה, והיא מאפשרת לחלקיק לאסוף אור ביעילות גבוהה יותר מגוש מלא באותו קוטר. כשהאור פוגע בחלקיק מתחילות בסביבתו המיידית תגובות פיזיקליות וכימיות, בהן חימום מקומי ותהליכים פוטו-אלקטרוכימיים, ואלה מעוררות את תא העצב הסמוך לשלוח אות.

ברטיניטיס פיגמנטוזה מתנוונים הקולטנים הרגישים לאור ברשתית, אבל תאי הגנגליון שמעבירים את האות אל המוח נשארים בחיים שנים אחרי שהראייה כבר אבדה. החלקיקים מצטברים על פני הרשתית בקרבתם, ובכך תופסים את מקומו של שלב קליטת האור שהתפרק. גישות אחרות שנבחנות בתחום מחייבות התערבות בגנום: טיפול גנטי מכוון למוטציה מסוימת ולכן מתאים לחלק קטן מהחולים, ואופטוגנטיקה דורשת החדרת גן דרך נשא ויראלי. החלקיקים פועלים בלי קשר לגורם שהרס את הקולטנים.

מה בדיוק ראו העכברים?

בעכברים עם ניוון מתקדם של הקולטנים נמדדה פעילות חשמלית מעוררת בקליפת המוח החזותית בכל פעם שהאירו את העין, ובמקביל נרשמו תגובות התנהגותיות לאור. באותה עבודה נבדק המנגנון גם בקנה מידה של תא בודד, כשלייזר ממוקד הפעיל חלקיק אחד בתוך תא והאות התפשט ממנו לתאים שכנים, וגם בתאי שריר לב, שם אור לד סינכרן את קצב ההתכווצות שלהם. רקמת רשתית מבודדת של חזיר, הדומה בגודלה ובמבנה לרשתית האנושית, הגיבה גם היא, ותאי הגנגליון בה הופעלו תחת הארה בלד.

תאי הגנגליון הם התחנה האחרונה ברשתית, אחרי שכבות הביניים שמעבדות את האות ומחדדות ניגודיות וקצוות. גירוי ישיר שלהם מדלג על העיבוד הזה, ולכן האות שמגיע למוח גס יותר מזה שמייצרת רשתית בריאה. זו אחת הסיבות שתותבות רשתית קיימות מאפשרות זיהוי צורות, אותיות גדולות ותנועה ולא ראייה חדה. במחקר הדני מונחים החלקיקים על פני הרשתית, כלומר בצד של תאי הגנגליון, ולא במקום שבו שכנו הקולטנים שהתנוונו.

ראייה תקינה לא הוחזרה, והחוקרים אומרים את זה במפורש: מדובר בצעד מוקדם ולא בתותבת גמורה. ההמשך דורש מחקרי בטיחות ארוכי טווח, שיפור של שיטת ההחדרה ותיעוד של התנהגות החלקיקים בעין חיה במשך זמן ממושך, לפני שאפשר לדבר בכלל על ניסוי בבני אדם. המחקר גם לא מודד חדות ראייה, אלא קיומה של תגובה עצבית לאור.

תותבת רשתית אחת כבר מותקנת בחולים באירופה, ומבוססת על גישה אחרת לגמרי. השתל PRIMA של סיינס קורפוריישן הוא לוחית בגודל 2 על 2 מילימטר ובעובי 30 מיקרון, שמושתלת בניתוח מתחת לרשתית ומתפקדת כמערך של קולטני אור מלאכותיים. בניסוי הרב-מרכזי שדווח בכתב העת NEJM השתתפו 38 חולים ב-17 מרכזים בחמש מדינות, כולם עם אטרופיה גאוגרפית על רקע ניוון מקולרי גילי. השיפור הממוצע בלוח האותיות הגיע ל-25.5 אותיות, יותר מחמש שורות, ו-80% מהמשתתפים השתפרו ב-0.2 לוגמאר לפחות בתוך 12 חודשים.

שתל תת-רשתי מחייב ניתוח עדין, מערכת אופטית חיצונית ותהליך למידה ארוך, והוא מכוון לאזור המרכזי של הרשתית. זריקה, אם תעבוד בבני אדם, אפשר לתת במרפאה, והחומר מתפזר על שטח גדול יותר של הרשתית. ההשוואה בשלב הזה חד-צדדית לגמרי: נתונים קליניים מ-38 חולים מול עכברים ורקמת חזיר. עם זאת, הכיוון הכללי בתחום ממשיך להתקדם במהירות, בין השאר בממשקי מוח-מכונה כמו השתל שמחזיר למשותקים קול ותנועה, שבהם החומרה נכנסת פנימה והמוח לומד לקרוא אותה.

350 מושתלים נשארו ב-2019 עם חומרה שאיש לא מתחזק. חברת סקנד סייט האמריקאית, שפיתחה את השתל Argus II ושיווקה אותו יותר מעשור, עצרה את הייצור ואת התמיכה מסיבות כלכליות, ובתחילת 2020 הודיעה על פיטורי 80 מתוך 108 עובדיה ועל צמצום הפעילות. מי שהמערכת שלו התקלקלה מאז נשאר בלי תיקון ובלי חלקי חילוף, והמכשירים כבו בהדרגה.

שכיחות רטיניטיס פיגמנטוזה בעולם מוערכת בכ-1 ל-4,000, כלומר כמיליון וחצי חולים. בישראל השכיחות גבוהה מזו: מחקר גנטי באזור ירושלים מצא שכיחות של 1 ל-2,086 בצורה הלא-סינדרומית של המחלה, פי 2.5 מהשכיחות באוכלוסיות אמריקאיות ואירופיות. ההסבר שניתן לכך הוא שיעורי נישואי קרובים בחלק מקבוצות האוכלוסייה, שמעלים את התדירות של מחלות רשתית תורשתיות בהורשה אוטוזומלית רצסיבית. במקביל מתנהל בישראל מאמץ מתמשך למפות את המוטציות המקומיות, שחלקן ייחודיות לקבוצות מסוימות ואינן מופיעות במאגרים הבינלאומיים.

שבע שנים חלפו מהרעיון הראשון עד התוצאות הנוכחיות. ב-2019 קיבלה הקבוצה מענק של 4.2 מיליון כרונה דנית מקרן קרלסברג לפרויקט שנקרא OptoMed, ב-2024 הוגשה בקשת פטנט בינלאומית, וב-2025 נכנס מענק Pioneer של קרן נובו נורדיסק שנועד להפוך את החלקיקים לתותבת רשתית בפרויקט RetiNano. מועד יעד לניסוי הראשון בבני אדם לא הוצג.