Ретинальный протез (сетчаточный протез) — это общий термин для имплантируемых устройств, которые электрически или химически стимулируют оставшиеся внутренние клетки сетчатки (биполярные клетки и ганглиозные клетки сетчатки), чтобы частично восстановить зрение у пациентов, потерявших фоторецепторы из-за пигментного ретинита (RP) или возрастной макулярной дегенерации (AMD).
Концепция вспомогательного устройства для зрения восходит к Le Roy в 1755 году, а в 1956 году Tassicker предложил стимуляцию сетчатки. С тех пор, с развитием технологии электродных матриц, она развилась до современной формы. Несколько устройств достигли клинической стадии. 4)
У целевых пациентов фоторецепторы утрачены, но значительное количество RGC (ганглиозных клеток сетчатки) внутреннего слоя выживает. 4) Выживание этих RGC является биологической основой искусственного зрения.
В основном это пациенты, у которых дегенерация фоторецепторов из-за пигментного ретинита прогрессировала до остроты зрения ниже светоощущения. Для Argus II одобренным показанием является возраст не менее 25 лет и острота зрения ниже светоощущения. Выживание внутреннего слоя сетчатки (RGC) является необходимым условием, которое подтверждается предоперационной оценкой.
При пигментном ретините (ПР), основном показании для ретинального протеза, наблюдается следующее течение:
Типичные глазные дна при ПР следующие: 3)
Данные офтальмоскопии
Костно-тельцеобразная пигментация: характерный признак, распределенный преимущественно вокруг экватора.
Атрофия зрительного нерва и восковидная бледность: побледнение диска зрительного нерва, выраженное при длительном течении.
Сужение сосудов: выраженное сужение артерий сетчатки.
Электрофизиологические и визуализационные данные
Электроретинограмма (ЭРГ) отсутствует или значительно снижена : обязательное исследование для окончательного диагноза.
Исчезновение эллипсоидной зоны (EZ) на ОКТ : исчезновение границы между внутренним и наружным сегментами фоторецепторов указывает на дегенерацию клеток.
Кольцевидная гиперфлуоресценция на аутофлуоресценции глазного дна (ФАФ) : обозначает границу активной зоны дегенерации.
После имплантации ретинального протеза пациенты иногда могут различать очертания объектов и движения. Однако зрение, получаемое с помощью современных устройств, ограничено и не приводит к восстановлению естественного зрения4).
Функциональная оценка с помощью электроретинограммы обязательна для окончательного диагноза. 3) ОКТ оценивает состояние эллипсоидной зоны (EZ), а аутофлуоресценция глазного дна подтверждает кольцевидную гиперфлуоресценцию. Также рекомендуется генетическое тестирование; ген EYS является наиболее распространенным у японцев (20–30%). 3)
РП — это общее название группы наследственных дегенеративных заболеваний сетчатки, вызванных более чем 100 мутациями генов. 2) Распространенность составляет 1 на 4000–8000 человек, и это является основной причиной врожденной слепоты в Японии. 3)
При географической атрофии (ГА), терминальной стадии ВМД, фоторецепторы и РПЭ фовеа атрофируются, что приводит к потере центрального зрения. Некоторые ретинальные протезы, такие как PRIMA, также исследуются для лечения нарушений центрального зрения, вызванных ГА4).
Для оценки пригодности к имплантации ретинального протеза необходима оценка степени прогрессирования ПР.
Утвержденные критерии пригодности для Argus II следующие:
ПР является определенным редким заболеванием (Закон о редких заболеваниях), и после подтверждения диагноза можно подать заявку на субсидирование медицинских расходов. 3)
В настоящее время в клинической практике используются в основном устройства для искусственного зрения сетчатки электрического стимулирующего типа. В зависимости от расположения устройства они делятся на эпиретинальные (внутренняя сторона сетчатки) и субретинальные (под сетчаткой) типы.
Основные устройства электрического стимулирующего типа приведены ниже.
| Устройство | Количество электродов | Расположение |
|---|---|---|
| Argus II | 60 электродов | Эпиретинальный |
| Alpha IMS/AMS | 1500 пикселей | Субретинальный |
| PRIMA | 378 пикселей | Субретинальный |
Одобрен FDA в 2013 году, первый коммерческий ретинальный протез. Он сочетает очки с камерой и внешний процессор, стимулируя сетчатку массивом из 60 электродов. Среди всех одобренных ретинальных протезов имплантирован более чем 500 людям по всему миру 4).
Массив из 1500 фотодиодов и электродов размещается под сетчаткой. Это автономное устройство, не требующее внешнего питания и преобразующее падающий свет непосредственно в электрические сигналы.
Фотоэлектрический чип с 378 пикселями размещается субретинально. Основное показание — ВМД (географическая атрофия). Питание обеспечивается ближним инфракрасным лазером, излучаемым из очков.
В качестве альтернативы электрической стимуляции исследуется подход с локальным высвобождением нейромедиатора глутамата для стимуляции внутренних слоев сетчатки. 1) По сравнению с электрической стимуляцией он имеет следующие характеристики.
Современные устройства не восстанавливают естественное зрение. Из-за ограниченного количества электродов и разрешения их основная функция — различение света и тьмы, контуров и движения. Это технология, которая рассматривается как вспомогательное средство в повседневной жизни.
В дегенерированной сетчатке, такой как RP, после гибели фоторецепторов происходит поэтапная перестройка (ремоделирование) внутренней сетчатки. 1) Это ремоделирование напрямую влияет на эффективность искусственного зрения.
Ремоделирование протекает в три стадии. 1)
| Стадия | Основные изменения |
|---|---|
| Фаза 1 | Укорочение и сокращение наружных сегментов палочек |
| Фаза 2 | Гибель палочек и реорганизация нейронных цепей |
| Фаза 3 | Тяжелое нейронное ремоделирование и гипертрофия клеток Мюллера |
На фазе 3 клетки Мюллера пролиферируют и образуют фиброзный рубец на всю толщину сетчатки. 1) Это изменение препятствует контакту между электродом и клетками-мишенями, снижая эффективность стимуляции.
В нормальной сетчатке световой сигнал обрабатывается через глутамат, разделяясь на OFF-путь (подавление ON-биполярных клеток) и ON-путь (стимуляция OFF-биполярных клеток). 1) Было показано, что в дегенерированной сетчатке глутаматный ответ сохраняет аналогичную функцию, 1) что является биологической основой химической стимуляции.
Токсичность глутамата (эксайтотоксичность) становится проблемой при чрезмерном воздействии. Оставшиеся клетки Мюллера выполняют обратный захват глутамата, но эта функция снижается по мере прогрессирования дегенерации. 1)
ГКС внутренней сетчатки выживают в течение длительного времени после дегенерации. 4) Исследования на животных моделях (крыса S334ter, мышь rd1) 1) подтвердили, что ГКС сохраняются после завершения дегенерации фоторецепторов и реагируют на электрические и химические стимулы. Это выживание ГКС является биологической основой искусственного зрения сетчатки.
Проводятся эксперименты по имплантации животным химического устройства искусственного зрения с использованием глутамата. 1) Сообщается о биосовместимости материала SU-8, точном контроле потока с помощью электроосмоса и экспериментах in vivo на крысах S334ter и мышах rd1. 1) Проблемы для клинического применения включают миниатюризацию устройства, долгосрочную стабильность и избежание токсичности глутамата.
Это метод, при котором светочувствительные белки (такие как каналородопсин) вводятся в оставшиеся ганглиозные клетки сетчатки (RGC) для восстановления зрения только с помощью световой стимуляции. 2)
В исследовании GS030 компании GenSight Biologics пациентам с слепотой из-за пигментного ретинита (RP) вводили ChrimsonR (красносмещенный каналородопсин) с помощью аденоассоциированного вирусного вектора (AAV). В одном случае сообщалось о восприятии определенных зрительных стимулов. 2)
Основное отличие от электрического типа стимуляции заключается в том, что не требуется имплантация электродов, и он менее инвазивен. Однако на данном этапе получаемое зрение ограничено.
Для дегенерации сетчатки, вызванной мутациями гена RPE65, одобрена генная заместительная терапия с использованием вектора AAV (Luxturna). 2) Исследуется расширение на другие генетические мутации (более 100), 2) и в будущем может рассматриваться комбинация генной терапии и искусственного зрения.
Сетчаточные протезы требуют долгосрочной реабилитации после имплантации, обновления устройств и технического обслуживания. При разработке устройств следующего поколения важными критериями оценки являются не только улучшение зрительной функции, но и система поддержки пациентов и устойчивость продукта 4).
В настоящее время она находится на ранней стадии клинических испытаний, 2) и еще не предоставляется как обычное медицинское лечение. Хотя ее применимость независимо от основной генной мутации является многообещающей, необходимо подтвердить качество получаемого зрения, безопасность и долгосрочные эффекты.
