Многопрофильная группа исследователей из Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Итальянский технологический институт) и IRCCS Ospedale Policlinico San Martino продемонстрировала эффективность молекулы Ziapin2 как нового многообещающего инструмента в борьбе с последствиями пигментного ретинита и возрастной макулярной дегенерации — состояний, которые приводят к прогрессирующему ухудшению состояния фоторецепторов сетчатки, вызывая прогрессирующую слепоту.

Результаты опубликованы в журнале Nature Communications .

Команду координировали Фабио Бенфенати, глава Центра синаптической нейронауки и технологий ИИТ, и Стефано Ди Марко в сотрудничестве с Миланским техническим университетом.

Пигментный ретинит — относительно редкое генетическое заболевание (им страдает 1 из 3500 человек), тогда как возрастная дегенерация желтого пятна поражает 7–8% населения, и ее заболеваемость увеличивается с возрастом.

В настоящее время не существует эффективных методов восстановления зрения при пигментном ретините и дегенерации желтого пятна, а применяемые научным сообществом методы, основанные на замещении процесса фототрансдукции поврежденных фоторецепторов, такие как оптогенетика и ретинальные протезы , привели к частичным результатам в восстановлении зрения, прежде всего за счет нечеткой активации нейронов сетчатки, независимой от разделения зрительной информации относительно света и темноты в каналах ON и OFF, что играет существенную роль в чувствительности к контрасту и пространственном разрешении.

Исследование демонстрирует, что, изменяя — в зависимости от света — электрические свойства нейрональной мембраны в ответ на свет, молекула Ziapin2 может восстанавливать реакции ВКЛ, ВЫКЛ и ВКЛ-ВЫКЛ, вызванные световыми стимулами в сетчатке в доклинических моделях пигментного ретинита, с последующей реактивацией множественных типов реакций, обычно присутствующих в здоровой сетчатке.

Кроме того, при введении в стекловидное тело доклиническим моделям пигментного ретинита, достигшим состояния полной слепоты, Зиапин2 продемонстрировал способность восстанавливать вызванное светом поведение и остроту зрения, при этом эффект продолжался в течение двух недель, что позволило пройти все тесты на биосовместимость.

Молекула Ziapin2 была впервые запатентована в 2020 году Кьярой Бертарелли, Гульельмо Ланцани и Фабио Ланцани и представлена ​​в журнале Nature Nanotechnology . Ziapin2 — это фотопреобразователь, который поглощает свет и преобразует его в электрический сигнал; проникая в нейронную мембрану, он модулирует возбудимость нейронов в соответствии со светом, действуя исключительно на пассивные свойства мембраны, не вмешиваясь в ионные каналы или рецепторы нейротрансмиттеров.

В своем последнем исследовании исследовательская группа ИИТ впервые увидела, что Ziapin2 также действует аналогичным образом на нейроны внутренней сетчатки, не затронутые дегенерацией, особенно на уровне биполярных клеток, где светлая/темная информация разделяется на отдельные каналы ВКЛ и ВЫКЛ, а затем отправляется ганглиозными клетками в мозг через зрительный нерв.

По сравнению с предыдущими результатами, полученными на клеточных моделях, это исследование подтверждает эффективность молекулы в условиях in vivo, открывая путь для возможных разработок с целью будущего клинического применения.

«Полученные результаты показывают, что молекула Ziapin2 чрезвычайно перспективна для восстановления зрительного ответа в случаях дегенерации фоторецепторов», — заявил Фабио Бенфенати, координатор Центра синаптической нейронауки и технологий в ИИТ и научный сотрудник больницы IRCSS San Martino в Генуе.

«Мы смогли продемонстрировать, что Ziapin2 может восстанавливать физиологический антагонизм между нейронами сетчатки ON, которые сигнализируют о наличии света, и нейронами OFF, которые сигнализируют об отсутствии света на биполярном клеточном уровне сетчатки. Восстановление дифференциальной активности имеет основополагающее значение для комплексного ответа сетчатки на световую стимуляцию, что обеспечивает более естественное зрение».

«В доклинических моделях пигментного ретинита Ziapin2 восстанавливал реакцию на свет и контрастность на срок до двух недель после однократной интравитреальной инъекции, без каких-либо токсических или воспалительных эффектов», — заключил Стефано Ди Марко, научный сотрудник ИИТ и в настоящее время профессор Университета в Генуе. «Этот инновационный подход может стать поворотным моментом в восстановлении зрения в области дегенеративных заболеваний сетчатки».

«Ziapin2 оказался ключевой молекулой, действующей исключительно на пассивные свойства мембраны», — заявляет Кьяра Бертарелли, профессор Миланского политехнического университета. «Это исследование подчеркивает его эффективность in vivo и потенциальные возможности применения».