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Aug 09, 2023

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La cecità dovuta a malattie della retina colpisce oltre 200 milioni di persone in tutto il mondo e si prevede che tale numero raggiungerà i 290 milioni entro il 2040. Le due malattie degenerative della retina più comuni sono chiamate

La cecità dovuta a malattie della retina colpisce oltre 200 milioni di persone in tutto il mondo e si prevede che tale numero raggiungerà i 290 milioni entro il 2040. Le due malattie degenerative della retina più comuni sono chiamate retinite pigmentosa e degenerazione maculare legata all'età (AMD). La retinite pigmentosa colpisce un milione e mezzo di persone in tutto il mondo. Si inizia con la visione periferica che si oscura, fino a quando la persona diventa completamente cieca. L'AMD colpisce solo negli Stati Uniti 30 milioni di persone sopra i 55 anni, di cui 10 milioni nella fase di cecità. L'AMD inizia con la visione centrale che si oscura, finché la persona non diventa completamente cieca. Le soluzioni originariamente sviluppate per i nervi ottici danneggiati erano principalmente protesi elettroniche (una sostituzione bionica dell'occhio), ma oltre a costare $ 150.000 e richiedere un intervento chirurgico invasivo al cervello, restituivano una serie di pixel chiari e scuri dal segnale inviato attraverso il nervo ottico. , niente come la visione funzionale naturale. La biotecnologia potrebbe trovare una soluzione migliore?

La nostra retina è uno strato sottile nella parte posteriore dell'occhio formato da milioni di fotorecettori chiamati coni e bastoncelli. Durante il giorno percepiamo i colori attraverso i coni, che sono fatti per vedere il blu, il verde e il rosso. Di notte la retina si trasforma in bastoncelli, regalandoci questa visione grigiastra tipica della notte. Ci sono 6 milioni di coni e 120 milioni di bastoncelli. Queste cellule fotorecettrici, quando stimolate dai fotoni, reagiscono inviando un segnale elettrochimico ad altre cellule situate più indietro nella retina: prima le cellule bipolari, poi le cellule gangliari, i cui assoni intrecciati formano il nervo ottico. Il segnale trasmesso al nervo ottico per essere elaborato dal cervello ci dà ciò che percepiamo come visione naturale.

Negli ultimi dieci anni, negli Stati Uniti e in Giappone (RIKEN) sono state studiate diverse opzioni per far crescere la retina. Inizialmente, questo principale approccio biotecnologico consisteva nel cercare di ricostruire la struttura naturale dei coni e dei bastoncelli, il che sembra così difficile da non aver portato a una soluzione che funzionasse. Ma che ne dici di provare invece a sostituire i nostri coni naturali con uno schema di fotorecettori artificiale ma altrettanto performante? Per arrivare dove dobbiamo essere, diamo prima uno sguardo più da vicino alle proteine ​​nella retina naturale.

Gli elementi costitutivi dei fotorecettori della nostra retina (coni e bastoncelli) sono una classe di proteine ​​chiamate “opsine”. Le proprietà dell'opsina derivano da una sostanza chiamata retinale, una molecola di pigmento classificata come cromoforo, cioè una molecola che assorbe l'energia dei fotoni. Situata all'interno dei coni e dei bastoncelli, la proteina opsina genera una visione attivata dalla luce. L'"opsina" si presenta come "fotopsina" nei coni, consentendo la visione diurna dei colori blu, verde e rosso. Controintuitivamente, però, è stata la “rodopsina”, la proteina contenuta nei bastoncini e adatta alla visione notturna, a portare alla soluzione.

Potremmo trovare una fonte naturale di proteine ​​con proprietà simili alla rodopsina?

L'idea principale al di là di una retina sintetica è che invece di provare a ricostruire la struttura originale di coni e bastoncelli, vogliamo sostituire questo mosaico distrutto con un nuovo strato sintetico contenente una proteina con le stesse proprietà dei fotorecettori. Ma non sappiamo come produrre né la fotopsina retinica né la rodopsina. E dobbiamo ancora riprogettare la capacità di trasmettere con precisione un segnale elettrochimico appropriato al cervello attraverso il nervo ottico. Sapendo che questi fotorecettori (120 milioni di bastoncelli e 6 milioni di coni) formano uno strato di mosaico sulla retina con un rapporto bastoncelli/coni di 95/5 a favore della rodopsina rispetto alla fotopsina, vogliamo prima guardare nella direzione della rodopsina.

La domanda diventa: potremmo trovare una fonte naturale di proteine ​​con proprietà simili alla rodopsina? Se potessimo sintetizzare e purificare quella proteina e usarla come elemento costitutivo, potremmo essere in grado di produrre una coperta di fotorecettori che trasmette una forma appropriata di segnale elettrochimico al cervello attraverso il nervo ottico. Quella coperta fungerebbe da sostituto del mosaico distrutto di coni e bastoncelli, garantendo un discreto grado di visione funzionale.