关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章,请考虑支持我们屡获殊荣的新闻报道,方式是 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事能够持续下去。
两只天生色盲的松鼠猴,道尔顿和山姆,在丈夫和妻子研究团队用基因疗法治疗十年后,现在可以看到它们食物的全部颜色以及世界的色彩。
这些发现最新推翻了认为成年人无法获得他们从未拥有过的视觉的传统观念。它也为探索颜色视觉最初是如何进化的提供了新的线索。
就像人类一样,猴子偶尔也会天生携带缺陷基因,该基因负责它们视网膜中的一些颜色受体,导致它们患上红绿色盲。患有这种疾病时,即使是最亮的这些颜色也与灰色难以区分。“它们的一切其他方面都很正常,”华盛顿大学(U.W.)医学院位于西雅图的眼科学教授兼高级研究作者杰伊·内茨在谈到这些猴子时说道。
尽管一些视觉实验很难适应无法回应口头指令的动物,但色盲测试,即剑桥颜色测试,几乎与给幼儿的测试相同。“我们可以像准确地测试人类的视力一样,准确地测试这些猴子的视力,”内茨说。研究人员在对比鲜明的背景颜色点中显示一个彩色图形,缓慢改变对比度和颜色,以确定猴子色盲的精确点——具体来说,就是图形突然可见或不可见的位置。当猴子看到形状时,它们会在触摸屏显示器上追踪形状,并获得葡萄汁作为奖励。
与一些其他常见的视力障碍(如年龄相关性黄斑变性)不同,色盲是一种由单个基因缺陷或缺失引起的遗传性疾病。内茨和他的妻子,同样在华盛顿大学眼科系的莫琳·内茨,以及他们团队的其他成员,已经查明了该基因,并开发出一种可行的病毒载体来携带其功能性副本。
研究人员将携带基因的病毒注射到猴子的眼睛中。大约20周后,它们获得了完全的彩色视觉,并且没有表现出有害的副作用。尽管它们的视力并没有完全达到天生具有正常基因的猴子的水平,但内茨指出,这种弱点可能归因于人类方面需要在完善治疗方法上进行改进。
结果于今天在自然杂志在线发表(大众科学是自然出版集团的一部分)。
猴子的大脑仍然能够感知到它们以前从未遇到过的颜色,这一事实支持了即使在成年后,大脑仍然可以感知一系列新颜色的观点,突出了其持续的可塑性。这也表明,在眼睛能够传递颜色之前,灵长类动物的大脑可能已经能够看到颜色。如果视网膜中出现了一种新的感光器,但大脑的处理方式没有任何不同,“那么这种新的突变如何才能在种群中传播开来?”内茨问道。“你几乎必须让它立即发生,因为如果你必须等待所有部分和回路的到来,它永远不会进化。”
在更实际的层面上,研究人员希望很快能够将这些发现转化为临床试验,以测试在人体中的安全性和有效性。该小组在猴子身上使用了人类遗传物质,目的是加快未来的研究。那么,他们的成功能否轻易地转化为人类?“在真正去做之前,你真的无法知道,”俄勒冈健康与科学大学位于波特兰的眼科医生蒂姆·斯托特说道,他没有参与这项研究。“我们与非人类灵长类动物非常相似。”
红绿色盲影响了大约7%的美国男性和0.4%的女性,是最常见的遗传疾病之一。因此,治愈它将为许多人带来解脱。“如果你和想要成为喷气式飞机飞行员的19岁色盲孩子交谈,他会谈论它,就好像他失明了一样,”内茨说。“如果这能对人类安全,会有人排队接受治疗吗?”内茨问道。“当然会。”
除了帮助那些患有红绿色盲的人可能成为飞行员,或者只是选择一条更好的领带之外,研究人员还希望最终治疗那些对所有颜色都失明的人。这种被称为全色盲的遗传性疾病影响了美国大约三万人中的一人。受影响的人只能用5%的感光器来看东西,因此视力非常低下。
在猴子身上取得的成功也为其他视网膜疾病带来了希望。“原理几乎与一切都相关,”内茨解释说。
正在进行的I期临床试验已经报告了针对遗传性莱伯先天性黑蒙症(LCA)的安全基因疗法,这是一种罕见的退行性疾病,可能导致青少年时期接近失明。这些结果在基因疗法领域受到了欢迎,该领域的成功有时会被负面的健康影响,甚至死亡所掩盖。
斯托特指出,为了进入下一步,色盲研究必须证明该疗法始终如一地靶向正确的感光细胞,并且病毒和遗传物质都是安全的。“很难想象一个视锥细胞[一种感光器]的表达会引起问题,但对于从未有过这种细胞的人来说,你可能会有排斥反应的潜在问题,”斯托特说。
基因疗法也有可能治愈其他形式的视力障碍,这些障碍并非遗传基因突变引起。斯托特和他的团队正在研究针对视力问题的基因疗法,“这些问题并非由基因引起,而是年龄和蛋白质组合[有或没有]表达造成的,”例如年龄相关的黄斑变性。他还看到了干细胞研究在帮助修复受损视网膜细胞恢复健康方面的希望。然而,这些新兴发现的应用仍然遥遥无期。
与此同时,杰伊和莫琳·内茨以及他们的团队将继续每天测试道尔顿和山姆的视力,并观察副作用。然而,两年过去了,幸运的猴子们还没有表现出任何视力衰退的迹象。