Forskere vil give blinde synet igen

Forskere tager alle midler i brug i kampen mod blindhed. En billedchip kan erstatte øjets egne lysfølsomme celler, stamceller dyrkes til en ny nethinde, og i fremtiden vil et nyt øje fra en donor måske give blinde heltsom normalt syn.

Forskere tager alle midler i brug i kampen mod blindhed. En billedchip kan erstatte øjets egne lysfølsomme celler, stamceller dyrkes til en ny nethinde, og i fremtiden vil et nyt øje fra en donor måske give blinde heltsom normalt syn.

Dr David Nayagam/Bionics Institute, Australia

Det første, Rhian Lewis ser, er små, skarpe lysglimt, der kan minde om en stjernehimmel.

Men efter nogle ugers træning lærer hendes hjerne at fortolke blinkene, så de bliver til lysende konturer af omgivelserne.

Billedet er sort-hvidt og kornet, men for første gang i over fem år kan hun få øje på tallerkener og bestik på et dækket bord og se, hvor viserne står på en urskive.

En medfødt synsfejl har gradvist nedbrudt de lysfølsomme nerveceller i Rhian Lewis’ nethinde, men den 49-årige britiske kvinde er en del af en lille gruppe blinde, som nu har genvundet noget af synet ved at få en elektronisk billedchip implanteret i nethinden.

Rhian Lewis har været helt blind i flere år, men efter at have fået en billedchip ind i nethinden, kan hun igen se, hvad klokken er.

© BBC/PA/Ritzau Scanpix

Chippen, der kaldes Alpha AMS, kom på markedet i EU i 2016 og er blevet testet i kliniske forsøg i Tyskland og Storbritannien.

Den lille chip virker som en elektronisk nethinde, og når den først er opereret ind i øjet, behøver den blinde blot at tænde for den for at kunne se igen.

I princippet består implantatet af den samme slags elektroniske billedsensor, der sidder i et digitalkamera.

Chippen erstatter de lysfølsomme celler, som er ødelagt i den blindes øjne, og sender informationer om lyset til hjernen via synsnerven, så der dannes et billede i synscenteret.

Mange forskellige sygdomme i øjet kan gøre dig blind. Klumper i linsen gør fx synet sløret, mens blodsprængninger på nethinden får dig til at se mørke pletter.

© GARO/PHANIE/SPL & Mark Airs

Brydningsfejl giver uskarpt fokus

Ved brydningsfejl som nærsynethed, langsynethed og gammel­mandssyn fokuseres lyset ikke på nethinden – enten pga. øjets facon, eller fordi linsen er uelastisk.

© GARO/PHANIE/SPL & Mark Airs

Diabetespatienter ser mørke pletter

Ca. hver tredje diabetespatient udvikler retinopati. Det uregulerede blodsukker mørner nethindens blodkar, så der opstår blodsprængninger, der ses som
mørke pletter.

©

Overtryk i øjet giver 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 gør synet sløret

Når naturlige proteiner i øjets linse nedbrydes og danner klumper, bliver linsen uklar. Grå stær, som sygdommen kaldes, kan ændre farvesynet og gøre synet sløret – især i svagt lys.

© GARO/PHANIE/SPL & Mark Airs

Forkalkning nedbryder øjets skarpe punkt

De lysfølsomme celler sidder særligt tæt i nethindens gule punkt (makula). Her er synet skarpest, men forkalkning kan danne ar her og give en plet midt i synsfeltet, såkaldt AMD.

© GARO/PHANIE/SPL & Mark Airs

Slagtilfælde sletter halvdelen af synet

Slagtilfælde, dvs. blodprop i hjernen eller hjerneblødning, kan ødelægge dele af synscenteret. Resultatet er, at personen bliver totalt blind i den ene halvdel af synsfeltet.

Billedchippen er kun en del af den palet af avancerede behandlingsmuligheder, som lægerne i dag og fremtiden kan tilbyde blinde.

Omkring 85 pct. af alle tilfælde af blindhed kan formentlig forebygges eller behandles med kendt teknologi.

Ud over elektroniske implantater arbejder forskerne også med biologiske løsninger.

Stamceller kan genopbygge øjets ødelagte væv, mens virus kan omprogrammere cellerne, så de kommer til at fungere korrekt igen.

Og slår alt andet fejl, vil lægerne sandsynligvis en dag kunne udskifte hele det blinde øje med et normalt fungerende øje fra en afdød donor.

Grå stær gør flest blinde

Alt i alt skønnes omkring 314 millioner mennesker at være blinde. Årsagerne er ofte sygdom, dårlig ernæring, medfødte genfejl eller ulykker.

Total blindhed, hvor personen slet ikke kan registrere forskel mellem lys og mørke, optræder hos omkring 39 millioner mennesker eller 0,5 pct. af verdens befolkning.

Raskt øje

/ 5

Hornhinden, den yderste, gennemsigtige del af øjet, og tårefilmen bryder lyset, så det rettes ind mod linsen.

1

Regnbuehinden kontrollerer mængden af lys, der lukkes ind, ved at regulere pupilstørrelsen.

2

Linsen er elastisk, og muskler klemmer den sammen for at fokusere lysstrålerne i et skarpt punkt på nethinden.

3

Synsnerven er et tykt bundt af omkring en million nerveceller, som sender information om synsindtrykket til synscenteret bagest i hjernen.

4

Nethinden rummer de lysfølsomme nerveceller, de såkaldte tappe og stave, som sender nervesignaler til synsnerven, når de aktiveres af lys.

5
© Claus lunau

Gruppen af blinde omfatter også dem, som trods hjælp fra briller eller kontaktlinser ser mere end ti gange så dårligt som en normaltseende.

Men selvom man i øvrigt har et perfekt syn, regnes man for at være blind, hvis ens synsfelt er meget snævert.

Derudover er en person også officielt blind, hvis øjnene har nedsat lysfølsomhed, så der skal meget kraftigt lys til for at kunne se noget som helst, eller hvis vedkommende ikke kan skelne mellem kontraster og gråtoner, så synsfeltet mister sine konturer.

Grå stær er årsag til omkring halvdelen af alle tilfælde af blindhed i verden, selvom sygdommen kan kureres ved at skifte øjets linse ud.

Andre udbredte øjensygdomme rammer nethinden, og dem har lægerne hidtil ikke kunnet behandle.

Det gælder blandt andet sygdomme som diabetisk retinopati.

Arvelige sygdomme som fx retinitis pigmentosa kan også få nethindens lysfølsomme celler til at gå til grunde.

Det er disse patienter med ødelagte nethinder, som kan få en del af synet tilbage med billedchippen Alpha AMS.

Billedchip udnytter raske celler

Implantatet er en videreudvikling af en anden elektronisk nethinde, som kom på markedet i 2011 og hedder Argus II.

Forgængeren fungerede ved, at et videokamera monteret på en brille filmede omgivelserne og sendte billedinformationerne til den elektroniske nethinde og derfra videre til hjernen.

Brillen Argus II giver blinde et primitivt syn ved hjælp af et kamera og en chip i nethinden.

© PHILIPPE PSAILA/SPL

Alpha AMS klarer sig uden et kamera og benytter udelukkende øjets egen linse til at aktivere den elektroniske nethinde.

Derudover har billedchippen en langt højere opløsning på 1600 pixels – det vil sige de punkter, der danner billedet – mod blot 60 pixels i Argus II, hvilket giver den blinde et meget mere detaljeret billede af omverdenen.

Og som kronen på værket udnytter chippen de lag af nerveceller, der stadig fungerer. Nethinden består af tre lag med hver sine forskellige typer af nerveceller.

Det bageste lag, som altså er længst væk fra lyset, rummer de lysfølsomme celler kaldet tappe og stave, og det er i dette lag, chippen implanteres.

Når lyset rammer de lysfølsomme celler, sender de signaler til det mellemste lag. Her bearbejdes de af en anden type nerveceller, som sammenligner signaler fra nærtliggende lysfølsomme celler med hinanden for at finde kontraster og derved tegne konturer.

En stor del af synsindtrykket dannes i dette lag. Kun de allervigtigste data, omkring 0,06 pct., sendes videre til hjernen via celler i nethindens forreste lag.

Chippen får strøm via et kabel, der løber gennem øjeæblet og langs indersiden af kraniet til en knogle bag øret. Strømmen leveres fra et eksternt batteri og sendes ind gennem kraniet vha. magnetisk induktion. Til venstre ses et normalt syn og til venstre ses et syn med chippen.

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

Hos mange blinde med skader på nethinden er de cellelag, der står for bearbejdningen af lyssignalerne, stadig intakte.

Alpha AMS-chippen udnytter de fungerende celler til at bearbejde signalerne fra dens lysfølsomme pixels, inden de sendes videre til synsnerven, ligesom det sker med signalerne fra nethindens egne tappe og stave, og det forbedrer billedkvaliteten betragteligt.

Øjet ser med en elektronisk nethinde

/ 3

Chip placeres i nethinden

Den lysfølsomme chip, der har 40 gange 40 pixels, placeres bagest i net­hinden, hvor den erstatter de lysfølsomme celler, som er ødelagt af fx syg­dommen retinitis pigmentosa.

1

Chip omdanner lysenergi til strøm

Chippen omdanner lysenergien til strøm, når lyset rammer en af dens 1600 pixels.

2

Nerver sender signal til hjernen

Strømmen aktiverer de nerver i nethinden, der ikke er ødelagt af sygdommen. De sender et signal til hjernens synscenter, som danner et billede af synsindtrykket.

3
©

Stamceller reparerer nethinden

Selvom Alpha AMS-billedchippen er avanceret, er den stadig primitiv i sammenligning med en rigtig nethinde.

Forskere har derfor længe forsøgt at transplantere et stykke nethinde fra en afdød donor ind i øjet på en person, der har mistet synet som følge af skader på sin egen nethinde.

Men indtil videre har bestræbelserne været forgæves.

Problemet er først og fremmest, at nethinden består af 125 millioner nerveceller, der er forbundet på kryds og tværs og samler sig i én million nerveforbindelser, der udgør selve synsnerven.

De mange nerveforbindelser fra donorens nethinde skal kobles sammen med modtagerens syns­nerve, og det er simpelthen en uoverkommelig opgave for kirurgerne.

© Canadian Press/REX/All Over Press

Kunstig superlinse giver skarphed på alle afstande

Med alderen svækkes vores syn, fordi øjets linse bliver mindre klar og elastisk. Men i fremtiden kan vi måske få indopereret en ny, kunstig linse, Bionic Lens, der giver supersyn hele livet. Linsen forbinder sig til øjets muskler, men fordi den er langt mere elastisk end den medfødte, skal musklerne anstrenge sig mindre for at stille skarpt.

Bionic Lens giver ikke blot ungdommeligt syn, men får os til at se skarpt på både længere og kortere afstand. En opgradering af linsen vil endda kunne gøre det muligt at projicere en skærm direkte ind i øjet.

Lægerne forsøger derfor at kurere defekte nethinder med en alternativ strategi.

Frem for at indoperere et stykke nethinde fra en donor sprøjter de fx stamceller ind i øjet og lader dem om at genopbygge den ødelagte nethinde fra grunden.

Stamceller har en enestående evne til at dele og udvikle sig til andre specialiserede celletyper, alt efter hvad kroppen har brug for.

Når stamcellerne kommer ind i øjet, udvikler de sig efter behov til nethindens lysfølsomme stave eller tappe, der selv knytter forbindelser til nervecellerne i nethindens to andre lag.

Metoden blev afprøvet for allerførste gang i 2012 på to patienter, som var blinde på grund af sygdommen AMD, der nedbryder nethindens skarpeste punkt, makula.

Steven Schwartz fra University of California, Los Angeles, dyrkede såkaldte embryonale stamceller i laboratoriet under ganske særlige betingelser, som fik dem til at udvikle sig til nethindens lysfølsomme celler.

De blev derefter sprøjtet ind bag nethinden på de to patienter, som i løbet af de følgende uger oplevede et markant forbedret syn.

Hvis problemet skyldes mere end et enkelt gen eller fx et slag, kan skaden repareres ved hjælp af stamceller, der genopbygger den ødelagte del af nethinden.

© Shutterstock

Bindevævsceller får særlig næring

Bindevævsceller fra patientens hud tages ud og placeres i en petriskål med særlig næring.

© Shutterstock

Bindevævsceller omdannes til stamceller

Cellerne tilsættes vækstfaktorer, som får dem til at omdanne sig til de særlige stamceller iPSC.

© Shutterstock

Stamceller danner nethindeceller

Andre stoffer omprogrammerer stamcellerne, så de danner et sammenhængende lag af nethindeceller.

© Shutterstock

Ny nethinde erstatter den gamle

Det nye stykke nethinde sættes ind i øjet, hvor det erstatter den ødelagte nethinde.

Før behandlingen kunne den ene patient kun akkurat fornemme bevægelsen af en hånd foran øjnene.

Men allerede efter at stamcellerne havde haft tid til at udvikle sig en enkelt uge i øjet, kunne hun tælle, hvor mange fingre hånden strakte ud, og efter en måned kunne hun læse bogstaver med stor skrift.

Stamcellebehandlingen havde gjort den blinde delvist seende på få uger. I 2017 videreudviklede forskere fra RIKEN Center for Developmental Biology i Kobe i Japan teknikken, så stamcellerne nu kan udvindes af den blindes egne hudceller og bruges til at dyrke et nyt stykke nethinde.

En anden lovende måde at kurere blinde på er at behandle dem med genterapi. Metoden er brugbar, når blindheden skyldes et enkelt gen. Det defekte gen erstattes med et raskt gen, som føres ind i øjets celler ved hjælp af en virus.

©

Genterapi udskifter defekt gen i øjet

Flere øjensygdomme, der skyldes skader på nethinden, kan behandles med genterapi, der giver øjets celler en rask udgave (blå) af et defekt gen.

Genet transporteres ind i cellerne ved hjælp af en virus (gul). Virussens egne sygdomsvoldende gener fjernes, og det kurerende øjegen sættes ind.

Patienter med lidelsen retinitis pigmentosa får fx genet RPE65, som gendanner nethindens lysfølsomme celler (stave og tappe).

I 2017 offentliggjorde øjenlægen Stephen Russell fra University of Iowa i USA resultaterne af et genterapiforsøg på 20 personer med en medfødt fejl i genet RPE65, som får nethindens lysfølsomme celler til at gå til grunde.

Forsøget gav en så stor forbedring af deltagernes syn, at de amerikanske sundhedsmyndigheder, FDA, i december 2017 godkendte den nye behandling, så den nu kan tilbydes alle blinde amerikanere med fejl i dette gen.

Hele øjeæblet skal transplanteres

Selvom forskerne har udviklet en hel palet af elektroniske og biologiske behandlinger for forskellige former for blindhed, er der stadig mange blinde, som ikke har gavn af de eksisterende muligheder.

Det gælder fx ofre for ulykker, der anretter store fysiske skader på øjet, eller patienter med grøn stær, der ødelægger synsnerven.

For dem vil den eneste mulighed for at genvinde synet være at få et nyt øje fra en afdød donor.

Lægerne bruger allerede transplantation fra donorer til at behandle skader i hornhinden, der sidder over pupillen som den yderste del af øjet.

Det effektive indgreb udføres 100.000 gange om året, og dermed transplanteres der næsten lige så mange horn­hinder som alle andre organer tilsammen.

Springet til at transplantere et helt øje er imidlertid enormt.

Kirurgen Kia Washington fra University of Pittsburgh i USA har transplanteret øjne på forsøgsdyr, og hun konkluderer, at det på nuværende tidspunkt er umuligt at transplantere øjeæblet alene.

Lægerne­ er nødt til at tage synsnerven med hele vejen ind mellem de to hjernehalvdele til det sted, hvor det højre og venstre øjes synsnerver krydser hinanden.

Patienten skal derfor have udskiftet en stor del af ansigtet, der omfatter både det ene øje og øre samt et stykke af hjerneskallen.

Den dristige kirurg har foretaget det komplicerede indgreb på 22 rotter, hvoraf de 15 overlevede operationen.

En af rotterne holdt tilmed liv i både sig selv og det nye øje i to år, men undersøgelser viste desværre, at der ikke løb nogen elektriske nervesignaler fra nethinden og gennem synsnerven.

I dag kan et helt øje kun transplanteres sammen med halvdelen af ansigtet. Operationen er hidtil kun udført på dyr.

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

Kia Washington er imidlertid fortrøstningsfuld, og hendes forskning støttes af det amerikanske forsvarsministerium, der håber, at transplantationer af hele øjne kan redde synet for mange soldater, som har været ude for ulykker eller eksplosioner.

Hvis man spørger forskeren selv, kan den første heløjetransplantation udføres i løbet af ti år.

Til den tid vil de fleste blinde sandsynligvis kunne få en større eller mindre grad af synsevne med enten elektroniske implantater, genterapi, stamceller eller transplantation.