Рабочей копии гена оказалось недостаточно для устранения врожденной цветовой слепоты

Израильские исследователи обнаружили, что введение рабочей копии гена людям с врожденной цветовой слепотой не восстанавливает им цветовое зрение, а лишь позволяет различать красную часть спектра. Однако значимость этой способности для восприятия невысока. Публикация об этом появилась в журнале Current Biology.

У людей с CNGA3-ахроматопсией (врожденным наследственным дефектом гена CNGA3, кодирующего специфичный для колбочек промотор опсина) из зрительных клеток функционируют только палочки. Из-за этого они видят мир в расплывчатых оттенках серого.

Сотрудники Иерусалимского университета под руководством Нетты Левин (Netta Levin) ввели четырем таким пациентам (трем взрослым и одному ребенку) в один глаз рабочую копию CNGA3 на вирусном векторе (rAAV2tYF-PR1.7-hCNGA3). После лечения все они сообщили, что видят некоторые предметы иначе, чем раньше. В качестве примеров они приводили сигналы светофора, постельное белье и флаги — все из длинноволновой части спектра (который здоровыми людьми воспринимается как красный и к которому палочки практически нечувствительны), и особенно в тех случаях, когда они расположены на темном фоне. При этом пациенты не могли пройти клинические тесты на различение цветов, такие как Farnsworth D-15, то есть цветовое зрение у них не восстановилось, хотя удалось зарегистрировать признаки нейропластичности в визуальной коре.

Чтобы объективизировать ощущения пациентов, авторы работы разработали серию из трех тестов. Первый из них был призван определить воспринимаемую яркость цветовых стимулов — к примеру, люди с нормальным зрением воспринимают красный стимул с длиной волны 700 нанометров и энергетической яркостью 33 канделы на квадратный метр как светлый, а с ахроматопсией — как темный. Исследователи использовали два тона серого, красный, желтый и синий стимулы (в обычном восприятии) и построили модель, предсказывающую, как они воспринимаются только палочками и только колбочками. Пациентов и здоровых добровольцев попросили совместить оттенок из дискретной шкалы серого с однородным фоном одного из этих цветов.

Для серых цветов ответы в основной и контрольной группах были схожими. Нелеченым глазом пациенты воспринимали красный и желтый стимулы темнее, а синий — светлее, чем здоровые участники. Такая же картина наблюдалась в глазу после генной терапии у взрослых и была несколько ближе к контрольной группе у ребенка, то есть основное восприятие яркости происходило по-прежнему в основном за счет палочек. При повторном тестировании через год практически ничего не изменилось.

Во втором тесте — на распознавание цветов — использовали красную, желтую или синюю полосы на сером фоне схожей яркости, а также девять серых полос немного отличающейся яркости (так, чтобы цветную среди них нельзя было отличить с использованием только палочек) как отвлекающие варианты. В качестве контроля выступала белая полоса.

Все здоровые добровольцы успешно справились со всеми заданиями теста. Нелеченым глазом все пациенты смогли определить лишь контрольную белую полосу. Прошедшим терапию глазом пациенты в добавок к ней различали как минимум красную полосу; один из них правильно указывал также на желтую, еще один — на желтую и синюю. Эти результаты удалось воспроизвести через год.

Поскольку все участники определяли красный стимул, третий тест был посвящен его значимости для восприятия. Участникам предлагали найти красный кружок на фоне примерно равной ему яркости среди малой и большой подборок серых кругов, несколько отличающихся по яркости. После этого задание изменяли так, чтобы цель можно было отличить от отвлекающих вариантов только по цвету, но не по яркости. Для контроля использовали белый кружок.

Прошедшим терапию глазом пациенты различали и белый, и красный кружки не хуже здоровых добровольцев. Время реакции не зависело от размера подборок для обоих цветов в контрольной группе и для белого цвета в основной, однако значительно возрастало при работе пациентов с большой подборкой в случае красного цвета. Это указывает на поиск простым перебором, то есть особого внимания красный цвет не привлекал, а значит, его значимость для восприятия была невелика.

Таким образом, пациенты после генной терапии CNGA3-ахроматопсии могут воспринимать цветовой атрибут стимула, однако способом, отличным и сильно ограниченным по сравнению с полностью зрячими людьми. По мнению авторов работы, у этого есть две возможных причины. Первая состоит в том, что палочки после включения цветового зрения не «засвечиваются» на свету, как у здоровых людей, а продолжают сохранять активность, заглушая колбочки. Вторая — что для полноценного цветового восприятия нужны не просто действующие колбочки, а связанные с ними сложные разветвленные нейронные связи в зрительной коре, которые должны формироваться на ранних этапах онтогенеза и не появились у пациентов.

В мае 2023 года немецкие, британские и израильские исследователи продемонстрировали, что у людей, вылеченных от врожденной слепоты, плохо развивается ловкость взятия предметов в руку под контролем зрения, при этом иллюзия связи массы предмета с его объемом им вполне присуща. Тогда же американские ученые сообщили о случае длительного восстановления цветового зрения у дальтоника после однократного приема псилоцибинсодержащих грибов.