Forskere vil gi blinde synet tilbake

Forskere tar alle midler i bruk i kampen mot blindhet. En bildechip kan erstatte øyets lysfølsomme celler, stamceller dyrkes til en ny netthinne, og i fremtiden vil et nytt øye fra en donor gi blinde helt normalt syn.

Forskere tar alle midler i bruk i kampen mot blindhet. En bildechip kan erstatte øyets lysfølsomme celler, stamceller dyrkes til en ny netthinne, og i fremtiden vil et nytt øye fra en donor gi blinde helt normalt syn.

Dr David Nayagam/Bionics Institute, Australia

Det første Rhian Lewis ser, er små, skarpe lysglimt som kan minne om en slags stjernehimmel.

Men etter noen ukers trening lærer hjernen hennes seg å fortolke blinkene, slik at de blir til lysende konturer av omgivelsene.

Bildet er svart-hvitt og kornete, men for første gang på over fem år kan hun få øye på tallerkener og bestikk på et dekket bord og se hvor viserne står på en klokke.

En medfødt synsfeil har gradvis brutt ned de lysfølsomme nervecellene i netthinnen til Rhian Lewis, men den 49 år gamle britiske kvinnen er en del av en liten gruppe blinde som nå har gjenvunnet litt av synet etter at en elektronisk billedchip er implantert i netthinnen.

© BBC/PA/Ritzau Scanpix

Chipen, som kalles Alpha AMS, kom på markedet i EU i 2016 og har blitt testet i kliniske forsøk i Tyskland og Storbritannia.

Den lille chipen virker som en elektronisk netthinne, og når den først er operert inn i øyet, trenger den blinde bare å skru den på for å kunne se igjen.

I prinsippet består implantatet av den samme typen elektroniske billedsensor som sitter i et digitalkamera.

Chipen erstatter de lysfølsomme cellene som er ødelagt og sender informasjon om lyset til hjernen via syns­nerven, slik at det dannes et bilde i synssenteret.

Det finnes mange sykdommer som kan gjøre deg blind. Klumper i linsen gjør synet uklart, mens sprengte blodkar på netthinnen får deg til å se mørke flekker.

© GARO/PHANIE/SPL & Mark Airs

Brytningsfeil gir uskarpt fokus

Ved brytningsfeil som nærsynthet, langsynthet og gammelmannssyn fokuseres ikke lyset på netthinnen – enten på grunn av fasongen på øyet eller fordi linsen ikke er elastisk nok.

© GARO/PHANIE/SPL & Mark Airs

Diabetespasienter ser mørke flekker

Om lag hver tredje diabetespasient utvikler retinopati. Det uregulerte blodsukkeret skader blodkar på nett­hinnen, slik at det oppstår blødninger som blir til mørke flekker i synsfeltet.

©

Overtrykk i øyet gir tunnelsyn

Når øjet ikke kan drænes for væske, opbygges der et overtryk, som skader synsnerven og langsomt indsnævrer synsfeltet. Det kaldes grøn stær og er en udbredt lidelse hos ældre.

© GARO/PHANIE/SPL & Mark Airs

Uklar linse hindrer synet

Når naturlige proteiner i linsen brytes ned og danner klumper, blir den uklar. Grå stær, som sykdommen kalles, kan endre fargesynet og gjøre synet uklart – særlig i svakt lys

© GARO/PHANIE/SPL & Mark Airs

Forkalkning bryter ned øyets fokuspunkt

De lysfølsomme cellene sitter spesielt tett i netthinnens gule flekk (makula). Her er synet skarpest, men forkalkning kan danne arr her og gi en flekk midt i synsfeltet, såkalt AMD.

© GARO/PHANIE/SPL & Mark Airs

Slag sletter halvparten av synet

Slag, altså blodpropp i hjernen eller hjerneblødning, kan ødelegge deler av synssenteret. Resultatet er at personen blir totalt blind i den ene halvparten av synsfeltet.

Billedchipen er bare en del av den paletten av avanserte behandlingsmuligheter som legene i dag og framtiden kan tilby de blinde.

Omkring 85 prosent av alle tilfeller av blindhet kan antagelig forebygges eller behandles med kjent teknologi.

I tillegg til elektroniske implantater arbeider forskerne også med biologiske løsninger.

Stamceller kan gjenoppbygge ødelagt vev i øyet, mens virus kan omprogrammere cellene slik at de fungere som de skal igjen.

Og slår alt annet feil, vil legene en dag kunne skifte ut hele det blinde øyet med et normalt fungerende øye fra en avdød donor.

Grå stær gjør flest blinde

Alt i alt anslås det at omkring 314 millioner mennesker er blinde.

Årsakene er ofte sykdom, dårlig ernæring, medfødte genfeil eller ulykker.

Total blindhet, der personen ikke kan registrere forskjell mellom lys og mørke, opptrer hos omkring 39 millioner mennesker eller 0,5 prosent av befolkningen i verden.

Friskt øye

/ 5

Hornhinnen, den ytterste, gjennomsiktige delen av øyet, bryter lyset, slik at det rettes inn mot linsen.

1

Regnbuehinnen kontrollerer mengden av lys som slipper inn ved å regulere pupillstørrelsen.

2

Linsen er elastisk, og muskler klemmer den sammen for å fokusere lysstrålene i et punkt på netthinnen.

3

Synsnerven er en tykk bunt av omkring en million nerveceller som sender informasjon om synsinntrykket til synssenteret bakerst i hjernen.

4

Netthinnen rommer de lysfølsomme nervecellene, tappene og stavene, som sender nervesignaler til syns­nerven når de aktiveres av lys.

5
© Claus lunau

Gruppen av blinde omfatter også de som tross hjelp fra briller eller kontaktlinser har under en tiendedel av synet til en person som ser normalt.

Men selv om man ellers har perfekt syn, regnes man som blind hvis synsfeltet er veldig snevert.

Dess­uten er en person offisielt blind hvis øynene har nedsatt lysfølsomhet, slik at det må veldig kraftig lys til for å kunne se noe som helst, eller hvis vedkommende ikke kan skille mellom kontraster og gråtoner, slik at synsfeltet mister konturene.

Grå stær er årsaken til omkring halvparten av alle tilfeller av blindhet i verden, selv om sykdommen kan kureres ved å skifte ut linsen i øyet.

Andre utbredte øyesykdommer rammer netthinnen, og disse har legene så langt ikke kunnet behandle.

Det gjelder blant annet en sykdom som diabetisk retinopati.

Arvelige sykdommer som retinitis pigmentosa kan også få de lysfølsomme cellene på netthinnen til å dø.

Det er disse pasientene, med ødelagte netthinner, som kan få tilbake en del av synet med billedchipen Alpha AMS.

Billedchiper utnytter friske celler

Implantatet er en videreutvikling av en annen elektronisk netthinne, som kom på markedet i 2011 og heter Argus II.

Forgjengeren fungerte ved at et videokamera montert på et par briller filmet omgivelsene og sendte billedinformasjonene til den elektroniske netthinnen og derfra videre til hjernen.

Brillen Argus II gir blinde syn ved hjelp av et kamera og en chip i netthinnen.

© PHILIPPE PSAILA/SPL

Alpha Ams klarer seg uten kamera og bruker kun øyets egen linse til å aktivere den elektroniske netthinnen.

Dessuten har billedchipen mye høyere oppløsning. Den har 1600 piksler – det vil si de punktene som danner bildet – mot bare 60 piksler i Argus II, noe som gir den blinde et mye mer detaljert bilde av omverdenen.

Og som kronen på verket utnytter chipen de lagene av nerveceller som fortsatt fungerer.

Netthinnen består av tre lag, med ulike typer nerveceller. Det bakerste laget, som altså er lengst vekk fra lyset, har lysfølsomme cellene som kalles tapper og staver, og det er i dette laget chipen implanteres.

Når lyset treffer de lysfølsomme cellene, sender de signaler til det mellomste laget. Her bearbeides de av en annen type nerveceller, som sammenligner signaler fra nærliggende
lysfølsomme celler med hverandre for å finne kontraster og dermed tegne konturer.

En stor del av synsinntrykket dannes i dette laget. Bare de aller viktigste dataene, omkring 0,06 prosent, sendes videre til hjernen via celler i netthinnens forreste lag.

Chipen får strøm via et kabel som går gjennom øyeeplet og langs innsiden av kraniet til en knokkel bak øret. Strømmen leveres fra et eksternt batteri og sendes inn gjennom kraniet vha. magnetisk induksjon. Til venstre et normalt syn og til høyre syn med chipen.

© Dr D. Nayagam/Bionics Institute, Australia & Claus Lunau

Hos mange blinde med skader på netthinnen er de cellelagene som står for bearbeidingen av lyssignalene, fortsatt intakte.

Alpha AMS-chipen utnytter de fungerende cellene til å bearbeide signalene fra de lysfølsomme pikslene, før de sendes videre til synsnerven, slik det skjer med signalene fra netthinnens egne tapper og staver, og det forbedrer billedkvaliteten betraktelig.

Øyet ser med en elektronisk netthinne

/ 3

Chip plasseres i netthinnen

Den lysfølsomme chipen, som har 40 ganger 40 piksler, plasseres i netthinnen og erstatter de lysfølsomme cellene som er ødelagt, for eksempel av sykdommen retinitis pigmentosa.

1

Chip omdanner lysenergi til strøm

Chipen gjør lysenergi om til strøm når lyset treffer en av 1600 pikslene.

2

Nerver sender signal til hjernen

Strømmen aktiverer de nervene i netthinnen som ikke er ødelagt av sykdommen. De sender et signal til hjernens synssenter, som danner et bilde av synsinntrykket.

3
©

Stamceller reparerer netthinnen

Selv om Alpha AMS-billedchipen er avansert, er den fortsatt primitiv sammenlignet med en frisk netthinne.

Forskere har derfor lenge forsøkt å transplantere en bit av en netthinne fra en avdød donor inn i øyet på en person som har mistet synet på grunn av skader på sin netthinne.

Men inntil videre har alt arbeidet vært forgjeves.

Problemet er først og fremst at netthinnen består av 125 millioner nerveceller som er forbundet på kryss og tvers og samler seg i én million nerveforbindelser som utgjør selve synsnerven.

Alle nerveforbindelsene fra donorens netthinne må kobles sammen med mottakerens synsnerve, og det er rett og slett en uoverkommelig oppgave for kirurgene.

© Canadian Press/REX/All Over Press

Kunstig superlinse gir skarphet på alle avstander

Med alderen svekkes synet fordi linsen i øyet blir mindre klar og elastisk. Men i fremtiden kan vi kanskje få innoperert en ny, kunstig linse, Bionic Lens, som gir supersyn hele livet.

Linsen er koblet til muskler i øyet, men siden den er mye mer elastisk enn den medfødte varianten, trenger ikke musklene anstrenge seg like mye.

Bionic Lens gir ikke bare ungdommelig syn, men får oss til å se skarpt på både lang og kort avstand. En oppgradering av linsen vil faktisk gjøre det mulig å projisere en skjerm rett inn i øyet.

Legene forsøker derfor å kurere defekte netthinner med en alternativ strategi.

I stedet for å operere inn en bit av en netthinne fra en donor, sprøyter de for eksempel stamceller inn i øyet og gir dem i oppgave å gjenoppbygge den ødelagte netthinnen fra grunnen.

Stamceller har en enestående evne til å dele og utvikle seg til spesialiserte celletyper, alt etter hva kroppen trenger.

Når stamcellene kommer inn i øyet, utvikler de seg etter behov til lysfølsomme staver eller tapper som knytter forbindelser til nerve­cellene i de to andre lagene av netthinnen.

Metoden ble i 2012 testet for aller første gang på to pasienter som var blinde på grunn av sykdommen AMD, som bryter ned netthinnens skarpeste punkt, makula.

Steven Schwartz ved University of California i Los Angeles dyrket såkalte embryonale stamceller i laboratoriet under helt spesielle betingelser som fikk dem til å utvikle seg til de lysfølsomme cellene i netthinnen.

De ble deretter sprøytet inn bak netthinnen på de to pasientene, som i løpet av de følgende ukene opplevde et mye bedre syn.

Hvis problemet skyldes flere gener eller for eksempel et slag, kan det repareres ved hjelp av stamceller som bygger opp den ødelagte delen av netthinnen på nytt.

© Shutterstock

Bindevevsceller får spesiell næring

Bindevevsceller fra pasientens hud tas ut og plasseres i en petriskål med tilpasset næring.

© Shutterstock

Bindevevsceller omdannes til stamceller

Cellene tilsettes vekstfaktorer som får dem til å bli til de spesielle stamcellene iPSC.

© Shutterstock

Stamceller danner netthinneceller

Andre stoffer omprogrammerer stamcellene slik at de danner et sammenhengende lag av netthinneceller.

© Shutterstock

Ny netthinne erstatter den gamle

Det nye stykket netthinne settes inn i øyet, der det erstatter den ødelagte netthinnen.

Før behandlingen kunne den ene pasienten bare så vidt merke bevegelsen av en hånd rett foran øynene.

Men allerede etter at stamcellene hadde hatt tid til å utvikle seg om lag en uke i øyet, kunne hun telle fingre som ble holdt opp, og etter bare en måned kunne hun faktisk lese bokstaver med litt stor skrift. Stam­cellebehandlingen hadde gjort den blinde pasienten delvis seende på bare noen få uker.

I 2017 videreutviklet forskere fra RIKEN Center for Developmental Biology i Kobe i Japan teknikken, slik at stamcellene nå kan utvinnes av den blindes egne hudceller og brukes til å dyrke et nytt stykke netthinne.

En annen lovende måte å kurere blinde på er å behandle dem med genterapi. Metoden kan brukes når blindheten skyldes et enkelt gen. Det defekte genet erstattes med et friskt, som føres inn i øyets celler ved hjelp av et virus.

©

Genterapi skifter ut defekt gen i øyet

Flere typer skader på netthinnen kan behandles med genterapi som gir celler i øyet en frisk utgave av et defekt gen. Genet transporteres inn i cellene med et virus.

Virusets egne gener, som kan skape sykdom, fjernes. Deretter settes det inn gener som skal reparere skaden.

Pasienter med lidelsen retinitis pigmentosa får genet RPE65, som gjendanner de lysfølsomme cellene i netthinnen (staver og tapper).

I 2017 offentliggjorde øyelegen Stephen Russell fra University of Iowa i USA resultater av et genterapiforsøk på 20 personer med en medfødt feil i genet RPE65, som får de lysfølsomme cellene i netthinnen til å dø.

Forsøket ga en så stor forbed­ring av deltakernes syn at de amerikanske helsemyndighetene, FDA, i desember 2017 godkjente den nye behandlingen, slik at den nå kan tilbys alle blinde amerikanere med feil i dette genet.

Hele øyeeplet må transplanteres

Selv om forskerne har utviklet en hel palett av elektroniske og biologiske behandlinger for ulike former for blindhet, er det fortsatt mange blinde som ikke kan få hjelp.

Det gjelder for eksempel ofre for ulykker, som kan ha store fysiske skader på øyet, eller pasienter med grønn stær, en sykdom som ødelegger synsnerven.

For disse gruppene er den eneste muligheten for å gjenvinne synet å få et nytt øye fra en avdød donor.

Legene bruker allerede transplantasjon fra donorer til å behandle skader på hornhinnen, som er den ytterste delen av øyet, over pupillen.

Det effektive inngrepet utføres 100 000 ganger i året, og dermed transplanteres det nesten like mange hornhinner som alle andre organer til sammen.

Spranget til å transplantere et helt øye er imidlertid enormt.

Kirurgen Kia Washington fra University of Pittsburgh i USA har transplantert øyne på forsøksdyr, og hun konkluderer med at det i dag er umulig å bare overføre øyeeplet.

Legene må ta med synsnerven med hele veien inn mellom de to hjernehalvdelene, til det stedet der forbindelsene til det høyre og venstre øyet krysser hverandre.

De må dermed skifte ut en stor del av ansiktet på pasienten, både det ene øyet og øret samt et stykke av hodeskallen.

En kirurg har foretatt det kompliserte inngrepet på 22 rotter, og 15 av dem overlevde.

En av rottene holdt seg i live i to år, men studier viste dessverre at det ikke passerte noen elektriske nervesignaler fra netthinnen og gjennom synsnerven.

I dag kan et helt øye bare transplanteres sammen med halvparten av ansiktet. Operasjonen er hittil bare utført på dyr.

© Yang Li et.al./Plastic Surgery Research Council

Kia Washington har likevel håp, og forskningen hennes støttes av det amerikanske forsvarsdepartementet, som håper at transplantasjoner av hele øyne kan redde synet til mange soldater som har vært rammet av ulykker eller eksplosjoner.

Forskeren selv mener den første transplantasjonen på mennesker kan utføres i løpet av ti år.

Da vil de fleste blinde sannsynligvis kunne få en større eller mindre grad av synsevne med enten elektroniske implantater, genterapi, stamceller eller transplantasjon.