Penglihatan buatan retina (prostesis retina) adalah istilah umum untuk perangkat implan yang merangsang sel retina dalam yang tersisa (sel bipolar dan sel ganglion retina) secara listrik atau kimiawi untuk memulihkan sebagian penglihatan pada pasien yang kehilangan fotoreseptor akibat retinitis pigmentosa (RP) atau degenerasi makula terkait usia (AMD).
Konsep perangkat bantu penglihatan dimulai dari Le Roy pada tahun 1755, dan Tassicker mengusulkan stimulasi retina pada tahun 1956. Sejak itu, berkembang menjadi bentuknya yang sekarang seiring kemajuan teknologi array elektroda. Beberapa perangkat telah mencapai tahap klinis. 4)
Pada pasien target, fotoreseptor hilang, tetapi sejumlah besar RGC di retina dalam masih bertahan. 4) Kelangsungan hidup RGC ini merupakan dasar biologis untuk penglihatan buatan.
Pasien target terutama adalah mereka yang mengalami degenerasi fotoreseptor lanjut akibat retinitis pigmentosa, dengan ketajaman visual kurang dari persepsi cahaya. Untuk Argus II, indikasi yang disetujui adalah usia 25 tahun atau lebih dan ketajaman visual kurang dari persepsi cahaya. Kondisi yang diperlukan adalah kelangsungan hidup retina dalam (RGC), yang dikonfirmasi dengan evaluasi praoperasi.
Pada retinitis pigmentosa (RP), penyakit utama yang menjadi indikasi penglihatan buatan retina, perjalanan penyakitnya sebagai berikut:
Temuan fundus tipikal pada RP adalah sebagai berikut: 3)
Temuan fundus
Pigmentasi seperti badan tulang: Temuan khas yang tersebar di sekitar ekuator.
Atrofi saraf optik dan kilap lilin: Pucatnya diskus optikus, menonjol pada kasus jangka panjang.
Penyempitan pembuluh darah: Penyempitan arteri retina yang nyata.
Temuan Elektrofisiologi dan Pencitraan
Elektroretinogram (ERG) menghilang atau menurun drastis: Pemeriksaan penting untuk diagnosis pasti.
Hilangnya pita elipsoid (EZ) pada OCT: Hilangnya batas segmen dalam-luar fotoreseptor menunjukkan degenerasi sel fotoreseptor.
Hiperautofluoresensi berbentuk cincin pada FAF: Menunjukkan batas area degenerasi aktif.
Setelah implantasi retina buatan, pasien mungkin dapat membedakan kontur dan gerakan objek. Namun, penglihatan yang diperoleh dari perangkat saat ini terbatas dan tidak mengembalikan penglihatan alami4).
Evaluasi fungsional dengan elektroretinogram sangat penting untuk diagnosis pasti.3) Keadaan pita elipsoid (EZ) dinilai dengan OCT, dan hiperautofluoresensi berbentuk cincin dikonfirmasi dengan FAF. Tes genetik juga direkomendasikan; gen EYS merupakan yang paling umum (20-30%) pada orang Jepang.3)
RP adalah istilah umum untuk sekelompok penyakit degenerasi retina herediter yang disebabkan oleh lebih dari 100 mutasi gen.2) Prevalensinya adalah 1 dari 4000-8000 orang, dan merupakan penyebab utama kebutaan kongenital di Jepang.3)
Pada tahap akhir AMD, yaitu atrofi geografis (GA), terjadi atrofi fotoreseptor dan RPE di fovea, menyebabkan hilangnya penglihatan sentral. Beberapa prostesis retina seperti PRIMA juga meneliti gangguan penglihatan sentral akibat GA4).
Untuk menilai kesesuaian implan retina buatan, evaluasi tingkat perkembangan RP sangat penting.
Kriteria persetujuan untuk Argus II adalah sebagai berikut:
RP adalah penyakit target untuk penyakit langka tertentu (Undang-Undang Penyakit Langka), dan setelah diagnosis dikonfirmasi, pengajuan bantuan biaya medis dapat dilakukan. 3)
Perangkat prostesis retina yang saat ini digunakan secara klinis sebagian besar adalah tipe stimulasi listrik. Berdasarkan posisi penempatan perangkat, diklasifikasikan menjadi tipe epiretinal (di dalam retina) dan tipe subretinal (di bawah retina).
Berikut adalah perangkat tipe stimulasi listrik utama.
| Perangkat | Jumlah Elektroda | Posisi |
|---|---|---|
| Argus II | 60 elektroda | Epiretinal |
| Alpha IMS/AMS | 1500 piksel | Subretinal |
| PRIMA | 378 piksel | Subretinal |
Disetujui oleh FDA pada tahun 2013 sebagai protesa retina komersial pertama. Menggabungkan kacamata berkamera dengan prosesor eksternal, merangsang retina melalui susunan 60 elektroda. Secara keseluruhan, telah ditanamkan pada lebih dari 500 orang di seluruh dunia 4).
Menempatkan susunan 1500 fotodioda dan elektroda di bawah retina. Tidak memerlukan daya eksternal, merupakan perangkat otonom yang mengubah cahaya masuk langsung menjadi sinyal listrik.
Chip fotoelektrik 378 piksel ditempatkan secara subretinal. Indikasi utama adalah AMD (atrofi geografis). Daya disuplai melalui laser inframerah yang dipancarkan dari kacamata.
Sebagai alternatif stimulasi listrik, pendekatan pelepasan lokal neurotransmitter glutamat untuk merangsang lapisan dalam retina sedang diteliti. 1) Memiliki karakteristik berikut dibandingkan stimulasi listrik:
Perangkat saat ini tidak mengembalikan penglihatan alami. Karena keterbatasan jumlah elektroda dan resolusi, fungsi utamanya adalah membedakan terang-gelap, kontur, dan gerakan. Teknologi ini masih dalam tahap sebagai alat bantu kehidupan sehari-hari.
Pada retina degeneratif seperti RP, setelah kematian fotoreseptor, retina bagian dalam mengalami remodeling bertahap. 1) Remodeling ini secara langsung mempengaruhi efektivitas penglihatan buatan.
Remodeling berlangsung dalam tiga tahap. 1)
| Tahap | Perubahan utama |
|---|---|
| Fase 1 | Pemendekan dan kontraksi segmen luar batang |
| Fase 2 | Kematian batang dan reorganisasi sirkuit saraf |
| Fase 3 | Remodeling saraf berat dan hipertrofi sel Müller |
Pada Fase 3, sel Müller berproliferasi membentuk jaringan parut fibrosa di seluruh lapisan retina. 1) Perubahan ini menghalangi kontak antara elektroda dan sel target, sehingga menurunkan efisiensi stimulasi.
Pada retina normal, sinyal cahaya diproses melalui glutamat menjadi jalur OFF (menghambat sel bipolar tipe ON) dan jalur ON (merangsang sel bipolar tipe OFF). 1) Respons glutamat ini telah terbukti mempertahankan fungsi serupa pada retina yang mengalami degenerasi, 1) menjadi dasar biologis untuk stimulasi kimiawi.
Toksisitas glutamat (eksitotoksisitas) menjadi masalah pada paparan berlebihan. Sel Müller yang tersisa bertanggung jawab untuk reuptake glutamat, tetapi fungsi ini menurun seiring perkembangan degenerasi. 1)
RGC di retina lapisan dalam bertahan hidup dalam jangka panjang setelah degenerasi. 4) Studi pada model hewan (tikus S334ter dan mencit rd1) 1) mengonfirmasi bahwa RGC tetap ada setelah degenerasi fotoreseptor selesai dan merespons stimulasi listrik dan kimiawi. Kelangsungan hidup RGC ini merupakan dasar biologis dari penglihatan buatan retina.
Eksperimen implantasi hewan dari perangkat penglihatan buatan kimiawi yang menggunakan glutamat sedang berlangsung. 1) Biokompatibilitas bahan SU-8, kontrol aliran presisi melalui aliran elektroosmotik, dan eksperimen in vivo pada tikus S334ter dan rd1 telah dilaporkan. 1) Tantangan untuk aplikasi klinis termasuk miniaturisasi perangkat, stabilitas jangka panjang, dan menghindari toksisitas glutamat.
Ini adalah metode untuk merekonstruksi penglihatan hanya dengan stimulasi cahaya dengan memasukkan protein fotosensitif (seperti channelrhodopsin) ke dalam RGC yang tersisa. 2)
Dalam uji coba GS030 oleh GenSight Biologics, ChrimsonR (channelrhodopsin yang bergeser merah) dimasukkan menggunakan vektor virus terkait adeno (AAV) pada pasien kebutaan akibat RP. Dalam satu kasus, persepsi rangsangan visual tertentu dilaporkan. 2)
Perbedaan utama dari tipe stimulasi listrik adalah tidak memerlukan implantasi elektroda dan kurang invasif. Namun, penglihatan yang diperoleh pada tahap ini terbatas.
Terapi penggantian gen menggunakan vektor AAV telah disetujui untuk degenerasi retina yang disebabkan oleh mutasi gen RPE65 (Luxturna). 2) Perluasan ke mutasi gen lain (lebih dari 100) sedang diteliti, 2) dan di masa depan, kombinasi terapi gen dan penglihatan buatan mungkin dipertimbangkan.
Retina prostetik memerlukan rehabilitasi jangka panjang setelah implantasi, pembaruan perangkat, dan perawatan. Dalam pengembangan perangkat generasi berikutnya, tidak hanya peningkatan fungsi visual tetapi juga sistem dukungan pasien dan keberlanjutan produk merupakan kriteria evaluasi penting 4).
Saat ini masih dalam tahap uji klinis awal, 2) dan belum mencapai tahap penyediaan sebagai pengobatan umum. Meskipun potensi penerapannya terlepas dari ada tidaknya mutasi gen target menjanjikan, kualitas penglihatan yang diperoleh, keamanan, dan efek jangka panjang perlu diverifikasi.
