Skip to main page content
U.S. flag

An official website of the United States government

Dot gov

The .gov means it’s official.
Federal government websites often end in .gov or .mil. Before sharing sensitive information, make sure you’re on a federal government site.

Https

The site is secure.
The https:// ensures that you are connecting to the official website and that any information you provide is encrypted and transmitted securely.

Access keys NCBI Homepage MyNCBI Homepage Main Content Main Navigation
Review
. 2015 May-Jun;131(3):99-111.
doi: 10.17116/oftalma2015131399-111.

[Optogenetics and prosthetic treatment of retinal degeneration]

[Article in Russian]
Affiliations
Review

[Optogenetics and prosthetic treatment of retinal degeneration]

[Article in Russian]
M P Kirpichnikov et al. Vestn Oftalmol. 2015 May-Jun.

Abstract

This is a review of the current state of optogenetics-based research in the field of ophthalmology and physiology of vision. Optogenetics employs an interdisciplinary approach that amalgamates gene engineering, optics, and physiology. It involves exogenous expression of a light-activated protein in a very particular retinal cell enabling regulation (stimulation vs. inhibition) of its physiological activity. The experience with gene therapy came in very useful for optogenetics. However, unlike gene therapy, which is aimed at repairing damaged genes or replacing them with healthy ones, optogenetics is focused on protein genes delivery for further molecular control of the cell. In retina, the loss of photoreceptors is not necessarily followed by neuronal loss (at least ganglion cells remain intact), which determines the practicability of prosthetic treatment. Clinical trials can now be considered, owing to the first successful conversion of ganglion cells of mouse degenerative retinas into artificial photoreceptive cells with ON and OFF receptive fields, which is crucial for spatial vision. The following issues are reviewed here in detail: 1. Choice of cell targets within the degenerative retina. 2. Strategy of utilizing the existing light-sensitive agents and development of new optogenetic tools. 3. Gene delivery and expression in retinal cells. 4. Methods of evaluating the treatment success. 5. Selection criteria for optogenetic prosthetics. The conclusion discusses currently unsolved problems and prospects for optogenetic approaches to retinal prosthetics.

Представлен обзор современного состояния нового направления в офтальмологии и физиологии зрения, основанного на использовании методов оптогенетики. Оптогенетика - междисциплинарное направление, объединяющее генную инженерию, оптику и физиологию. Она позволяет с помощью светоактивируемого белка, ген которого доставляется и экспрессируется в совершенно определенной клетке сетчатки, регулировать светом (активировать или тормозить) ее физиологическую активность. Исключительно полезным для оптогенетики оказался опыт, накопленный при применении генной терапии. Однако, в отличие от генной терапии, призванной заместить или исправить поврежденный ген, задача оптогенетики - доставить в клетку ген светочувствительного белка как молекулярный 'инструмент' управления ею. Возможность оптогенетического протезирования дегенеративной сетчатки определяется тем, что потеря фоторецепторных клеток, как правило, не сопровождается потерей следующих за ними нервных клеток, во всяком случае, ганглиозных клеток. Первые и успешные с точки зрения возможности перехода к клиническим испытаниям шаги сделаны в отношении ганглиозных клеток дегенеративной сетчатки мышей (пигментный ретинит), которые удалось превратить в 'псевдо-фоторецепторные' клетки с ON-OFF рецептивными полями, что принципиально важно для восстановления пространственного зрения. В обзоре подробно рассматриваются следующие вопросы: 1. Выбор клеточных элементов дегенеративной сетчатки для ее оптогенетического протезирования. 2. Стратегия использования существующих и создания новых светочувствительных 'инструментов' для оптогенетического протезирования. 3. Доставка и экспрессия гена (генов) при оптогенетическом протезировании сетчатки. 4. Способы оценки успешности оптогенетического протезирования. 5. Критерии отбора пациентов для оптогенетического протезирования. В заключении обзора обсуждаются нерешенные задачи и перспективность применения оптогенетического подхода для протезирования дегенеративной сетчатки.

PubMed Disclaimer

Similar articles

Cited by

LinkOut - more resources