关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。 通过购买订阅,您将帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
针对常由遗传引起的视网膜损伤疾病而致盲的患者,有前景的治疗方法正在整个欧洲扩展,并正在跨越大西洋来到美国,为美国数十万因视网膜色素变性而陷入黑暗的人们带来了一线希望。这种疾病——在美国大约每 4,000 人中就有 1 人患病,全球约有150 万人患病——会杀死视网膜的光感受器,即视杆细胞和视锥细胞,这些细胞将光转换为电信号,然后通过视神经传输到大脑的视觉皮层进行处理。
目前尚无针对该疾病的有效治疗方法,但研究人员正在通过刺激视网膜(内眼后部的组织层)中仍然活跃的神经的植入物,在补救这一问题方面取得巨大进展。11 月中旬,Retina Implant, AG 获得了批准,将其视网膜植入物的为期一年的 II 期人体临床试验扩展到其本土德国蒂宾根以外的五个新地点——牛津、伦敦和布达佩斯,以及德国的另外两个地点。
该公司的植入物是一块三乘三毫米的微电子芯片(0.1 毫米厚),包含约 1,500 个光敏光电二极管、放大器和电极,手术植入在中央凹(包含视锥细胞)下方的视网膜黄斑区域。中央凹使人们能够获得阅读、看电视和驾驶所依赖的清晰视力。该芯片通过刺激视网膜中完整的神经细胞来帮助产生至少部分视力。来自这些细胞的神经冲动然后通过视神经传导到视觉皮层,在那里它们最终导致视觉印象。
到目前为止,一些患者报告说部分恢复了狭窄的视野,为他们提供了足够的视敏度来定位光源(如窗户和灯),以及检测黑暗背景下的发光物体。芯片的电源位于耳后皮肤下,并通过细电缆连接。
通往世界的窗口
对于患有视网膜色素变性的人来说,Retina Implant 的技术创造了一个通往世界的小型黑白窗口,公司联合创始人兼主管、德国蒂宾根大学眼科研究所主席埃伯哈特·茨雷纳说。自 2010 年 5 月以来,Retina Implant 已成功地将芯片植入九名患者的视网膜下。第 10 名患者遇到了问题,因为他们的视神经没有将芯片上的信息传递到大脑。
展望未来,茨雷纳希望进一步扩大患者的视野。“由于我们的芯片具有独立的小型光电二极管,我们可以将其中三个并排排列在视网膜下,”他说。然而,通过视网膜植入物产生准确的颜色非常复杂,并且可能在未来几年内都无法实现,他补充道。Retina Implant 还开发了一种针对早期视网膜色素变性的门诊治疗方法,称为 Okuvision,它使用电刺激来帮助保护视网膜细胞。
目光投向美国
II 期扩展将 Retina Implant 的试验扩展到从明年年初开始的另外 25 名患者,此前该公司在 3 月份与费城的威尔斯眼科研究所建立了合作伙伴关系。威尔斯眼科研究所希望成为 Retina Implant 技术在美国的主要临床试验研究机构,并帮助该公司通过美国食品和药物管理局 (FDA) 的审查流程。
威尔斯眼科研究所首席眼科医师 朱莉娅·哈勒 说,由于缺乏跟踪记录,诸如视网膜下植入物之类的尖端技术在寻求 FDA 批准时通常处于劣势,但 Retina Implant 在欧洲的工作为 FDA 提供了可供考虑的先例。“美国监管机构可以获得关于患者迄今为止反应的信息,”她补充道。
商业植入物
虽然 Retina Implant 的技术才刚刚在美国起步,但另一家视网膜植入物制造商已经在进行 FDA 人体临床试验,预计将于 2014 年 7 月结束。Second Sight Medical Products 在欧洲销售其 Argus II 视网膜假体系统——他们的设备首次商业植入于 10 月 29 日在意大利比萨进行 (pdf)。
Second Sight 的技术从根本上有所不同,它将微型摄像头(安装在患者佩戴的特殊眼镜中)捕获的视频图像转换为一系列小的电脉冲,无线传输到植入在视网膜表面而不是视网膜下的电极阵列。这些脉冲旨在刺激视网膜的剩余细胞,并在大脑中产生光模式的感知。诸如 Argus II 之类的视网膜上设备(覆盖在视网膜之上)会在将图像发送到视网膜之前对其进行预处理。由于摄像头不会创建正常视网膜输出的精确模拟,因此患者需要时间来学习如何处理他们的大脑接收到的信息。
虽然 Retina Implant 和 Second Sight 的技术都相对未经证实,但它们的潜力巨大。“作为一个不得不告诉家庭他们的孩子将失去所有视力,并且无法做任何他们梦想他或她能够做的事情的人,我知道你迈出的每一步,从完全失明到能够看到形状,再到能够数手指和阅读文字,都会对一个人的生活产生不可思议的影响,”哈勒说,除了熟悉 Retina Implant 之外,她还有植入 Second Sight 视网膜假体设备的经验。
替代植入物
就测试而言,Retina Implant 和 Second Sight 的技术可能处于最前沿,但它们并不是唯一致力于治疗甚至预防视网膜色素变性的人。
Optobionics 在伊利诺伊州格伦埃林正在开发的视网膜下植入物,与 Retina Associates 的工作最为相似。Optobionics 的 人工硅视网膜 (ASR) 微芯片 被设计为一种独立的植入物,放置在视网膜后方,直接刺激视网膜的剩余存活细胞。Optobionics 芯片没有外部电源,而是一个微型光电二极管阵列,可将光能转换为电信号,从而刺激视网膜细胞。哈勒在 2004 年和 2005 年在巴尔的摩约翰·霍普金斯大学威尔默眼科研究所进行的一项研究中,植入了几个 Optobionics 视网膜下芯片,当时她在那里担任外科医生 (pdf)。然而,该公司的资金随后耗尽。直到最近,Optobionics 的联合创始人才能够获得 ASR 植入技术的权利。他们计划以 Optobionics 的名义重组一家新公司。
位于罗德岛州林肯的 Neurotech Pharmaceuticals, Inc. 正在开发一种不同类型的植入物。他们的眼内植入物由经过基因改造的人体细胞组成,这些细胞分泌一种神经生长因子,他们说这种因子能够拯救和保护垂死的光感受器。该植入物不会取代视网膜组织,而是一种复苏受损视网膜细胞的方法。
在纽约市康奈尔大学的威尔康奈尔医学院,神经科学家希拉·尼伦伯格正在领导一个项目,开发一种能够再现正常视觉的人工视网膜。尼伦伯格的工作重点不是增加植入眼睛的电极数量以捕获更多信息并将信号发送到大脑,而是专注于人工信号本身的质量,以提高其将冲动传递到大脑的能力。
哈勒说,需要一段时间才能看到哪种方法效果最佳,她补充说,“目前所有针对视网膜色素变性的治疗方法都处于实验阶段,因此尚无法真正比较哪种方法有效,哪种方法无效。”