Hillier Dániel, egyetemi adjunktus doktori tanulmányait a Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai Karán végezte, majd ugyanitt oktató-kutató lett. Érdeklődése a biológiai adatok gyors, kvantitatív feldolgozása; hatékony gépi látást megvalósító algoritmusok és számítógép architektúrák; illetve a biológiai számítási módszerek megértésének területeit foglalja magába. Nemrégen a Science folyóiratban - amelyben a legnagyobb tudományos értékkel bíró munkákat, a beküldött cikkeknek csak az egy tizedét közlik - tudományos cikke jelent meg. Ennek kapcsán interjút készítettünk.

Idegtudománnyal, látórendszerrel, vizuális számításokkal, génterápiával foglalkozik. Dasha Nelidova, bázeli kutatóval közösen írt cikkük miről is szól pontosan?

Az ember és más főemlős fajok nagyon nagy mértékben támaszkodnak a látásukra. Az embert látóképességének elvesztése olyan alapvető dolgoktól fosztja meg, mint az olvasás, arcok és arckifejezések általi érzelmek észlelése, illetve általában a mindennapi élet során felmerülő tájékozódás képességében nagyon erősen embertársai segítségére lesz utalva. A földön majdnem 300 millió ember kénytelen részlegesen vagy teljesen vakon élni. A mélyreható ráutaltságunk a szemünk által befogadott képi információra teszi ennyire fontossá, hogy a látás terápiás visszaállítása elérhetővé váljon a betegek számára.
A retina fotoreceptor sejtjei alakítják a szembe jutó fénysugarakat az agy többi része számára értelmezhető elektromos jelekké. Ha valamilyen betegség miatt a fotoreceptorok elvesztik a fény átalakítására való képességüket, akkor a beteg látása romlani kezd és végül vakság alakul ki. Dasha Nelidova, a bázeli Institute of Molecular and Clinical Ophthalmology Basel (IOB) intézet kutatója, cikkünk első szerzője dolgozta ki azt a megoldást, mellyel a fotoreceptorokat célzottan és hatékonyan tudjuk infravörös fénnyel stimulálni, ezáltal újra fényérzékennyé téve a vak retinát.

Az infravörös sugárzás folyamatosan körülvesz bennünket, ahogy a különböző tárgyak és élőlények hőt adnak le vagy vernek vissza. Egereken történt a tesztelés, mit tesz lehetővé a közeli infravörös fény stimuláció? Milyen előrelépést jelent?

Már klinikai tesztelés alatt van az a technológia, mely algákban talált fehérje, channelrhodopsin, változataival képes a vak retinában a fotoreceptorokat ismét fényre érzékennyé tenni erős kék fénygerjesztés által. Mind a kék fényt, mind a most kifejlesztett, közeli-infravörös fényt használó terápiák egy másik komoly mérnöki, technológiai fejlesztést vesznek igénybe. A betegnek egy olyan bionikus szemüvegre lesz szüksége, mely a környezetről egy kamerával képeket vesz fel és megfelelő átalakítás után a képeket rávetíti a beteg ember retinájára. Bionikus szemüvegek fejlesztésében egyetemünkön Karacs Kristóf és Zarándi Ákos is részt vett, a Semmelweis Egyetem Szemklinikáján Kusnyerik Ákossal együttműködve. Az algákból kinyert channelrhodopsin alapú technológiáknál erős kék fénnyel lehet hatékonyan aktiválni a vak retinát. A teljes vakság azonban relatív ritka betegség, sokkal inkább a retina egyes részei vakulnak meg, miközben más részeken még képes a fény érzékelésére és látásra. Az időskori makuladegeneráció ilyen betegség: a retina központi területén az éleslátásért felelős részen látásvesztés mellett a perifériás retinán továbbra is működik a normális látás. Ha erős kék fénnyel stimuláljuk a már megvakult területeket, azzal a még megmaradt látásfunkciót ronthatjuk el. A hatást úgy lehet érzékeltetni, mintha a bionikus szemüveg által vetített kék fény erőssége hasonló lenne egy nyári napon a strandon látott fényerősséghez. Ha ilyen fényes környezetből egy szobába lépünk, pár percig szinte vaknak érezhetjük magunkat, amig a retina meg nem szokja a sötétebb környezetet. A még megmaradt látásunkat így vakíthatja el a channelrhodopsin aktiválásához szükséges erős kék fény.
Ha azonban a bionikus szemüveg által vetített közeli infravörös tartományú kép az ember által érzékelt spektrumon kívül esik, akkor a még megmaradt, nem degenerálódott retinarészeken az egészséges fotoreceptorok által normálisan észlelt fényingerek feldolgozása is megtörténik, nem áll fenn annak a veszélye, hogy a terápiás eszköz még meglévő látásfunkció elvesztését okozza.

Ennek mi a gyakorlati jelentősége, mit jelent a gyakorlatban?

A gyakorlatban azt várjuk, hogy klinikai tesztek után a betegek olyan terápiás lehetőséget kapnak, mely folyamatában illeszkedik a betegség lefolyásába. Az új technológia lehetőséget ad, hogy a beteg ember még ép látásfunkcióit mindvégig használja, azokat a degenerálódott területeken a közeli infravörös stimulációval kiegészítve támogassuk a minél teljesebb látásélményt.

A színvakság és más látási problémák kezelésénél szerepet kaphat a módszer a jövőben?

Mivel az új módszer előnye, hogy hozzáad a látáshoz anélkül, hogy a meglévő látást befolyásolná, elméletileg nem kizárt más látási problémák, például a színvakság olyan eseteinél alkalmazni, amikor a csap fotoreceptorok hibás működése nagymértékű látásvesztést és erős fény kerülését (fotofóbia) okozza. A degeneratív vakságnak létezik régóta használt egérmodellje, mely döntően segíti egy terápia kifejlesztésének lehetőségét. Bevállt, régóta használt egérmodell nagyban segítette a munkánkat, azonban fontos megjegyezni, hogy preklinikai (macska, kutya, főemlős), illetve klinikai tesztek elengedhetetlenek egy terápia valódi értékének felméréséhez. Kevés hasonló tanulmánynak része, hogy emberi retinán is teszteljék a terápiás célú új módszereket. Nekünk erre lehetőségünk nyílt, mivel Dr. Szabó Arnold kutatócsoportja (Semmelweis Egyetem) olyan módszert fejlesztett ki, melynek segítségével posztmortem donációkon keresztül tudjuk heteken át életbentartani az emberi retinát. Az életbentartás első hetében a retina megvakul, a fotoreceptorok nem képesek ezután fényt érzékelni, számunkra ezért ideálisan alkalmasnak bizonyultak arra, hogy meg tudjuk mutatni, hogy módszerünk emberi retinán is hatékony.

A Science folyóiratban megjelent cikk teljes terjedelmében elolvasható a következő linken: https://science.sciencemag.org/content/368/6495/1108

Az interjút készítette: PPKE Kommunikáció/Kemény Mária
Képek: Copyright Dasha Nelidova, Institute of Molecular and Clinical Ophthalamogy Basel