來源：丁香學(xué)術(shù)
年齡相關(guān)性黃斑變性（AMD）和視網(wǎng)膜色素變性（RP）是全球主要的視力喪失原因。這些疾病導(dǎo)致視網(wǎng)膜光感受器對光的敏感性降低，但下游視網(wǎng)膜神經(jīng)元（如雙極細(xì)胞和視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞）通常仍保持功能，可以作為恢復(fù)視覺功能的目標(biāo)。傳統(tǒng)的視網(wǎng)膜假體方法，如植入式電極陣列和光遺傳學(xué)，存在手術(shù)侵入性或基因修改的限制，且空間分辨率和視野大小有限。而基于納米顆粒的新方法雖然具有微創(chuàng)性，但依賴于強(qiáng)烈可見光，可能會干擾殘余視力。
基于以上問題，近日，來自美國布朗大學(xué)的 Jonghwan Lee 研究團(tuán)隊在ACS Nano期刊發(fā)表題為
Intravitreally Injected Plasmonic Nanorods Activate Bipolar Cells with Patterned NearInfrared Laser Projection的文章，研究利用金納米棒（AuNRs）和近紅外（NIR）激光投影來激活視網(wǎng)膜雙極細(xì)胞，以恢復(fù)因退行性疾病導(dǎo)致失明的個體的視力。
圖 1：文章來源（參考文獻(xiàn) [1]）
首先，研究的首要問題是如何實現(xiàn)微創(chuàng)且高效的視網(wǎng)膜神經(jīng)元激活？研究團(tuán)隊為此開發(fā)了一種基于玻璃體腔內(nèi)注射抗 Thy1 抗體偶聯(lián)的金納米棒（Thy1-AuNRs）的新型視網(wǎng)膜假體技術(shù)。通過 NIR 激光的模式化刺激，實現(xiàn)了對視網(wǎng)膜雙極細(xì)胞的高度局部化激活，并且該效應(yīng)能廣泛覆蓋視網(wǎng)膜，還能在注射后數(shù)月內(nèi)保持 AuNRs 的有效分布，且未引起明顯的系統(tǒng)性毒性或視網(wǎng)膜損傷。
圖 2：玻璃體注射后 Aunrs 的分布和保留
接踵而至的問題便是這種技術(shù)如何在視網(wǎng)膜神經(jīng)元中實現(xiàn)高分辨率的激活？研究發(fā)現(xiàn) NIR 光熱激活主要通過雙極細(xì)胞介導(dǎo)，而非直接激活視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞或光感受器，其中 TRPV1 通道在這一過程中起關(guān)鍵作用。進(jìn)一步的實驗也表明 NIR 刺激均能誘導(dǎo)高度局部化的神經(jīng)元活動，且這種活動能夠通過視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞傳遞至視覺皮層。這種高分辨率的激活模式為恢復(fù)高保真視覺提供了理論基礎(chǔ)。
既然已經(jīng)理清了機(jī)制，那么這種技術(shù)在完全失明的小鼠模型中是否有效？研究者在完全失明的 RhoP23 H 小鼠模型中進(jìn)行了實驗，發(fā)現(xiàn) AuNRs 注射的視網(wǎng)膜對 NIR 刺激有顯著的響應(yīng)，且 AuNRs 注射的失明小鼠對 NIR 刺激有明顯的皮層響應(yīng)，而對可見光刺激則無反應(yīng)。
圖 3：失明小鼠中 NIR 激光刺激的視網(wǎng)膜和皮質(zhì)反應(yīng)
總的來說，這項研究提出了一種新的視網(wǎng)膜假體技術(shù)，通過微創(chuàng)的玻璃體腔內(nèi)注射和 NIR 激光刺激，為恢復(fù)因退行性疾病導(dǎo)致失明的個體的視力提供了一種具有高分辨率、微創(chuàng)性和安全性的解決方案。
不過，AuNRs 在短期內(nèi)表現(xiàn)出良好的生物相容性，但其長期穩(wěn)定性以及對視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)（如視網(wǎng)膜色素上皮）的潛在影響仍需進(jìn)一步評估。且 NIR 刺激雖然能夠?qū)崿F(xiàn)局部化的神經(jīng)元激活，但其空間分辨率仍有提升空間，尤其是在模擬復(fù)雜視覺場景方面。此外，該技術(shù)在大型動物模型和人類中的臨床轉(zhuǎn)化潛力尚未得到充分驗證，且高濃度 AuNRs 注射可能引發(fā)劑量依賴性的系統(tǒng)性毒性。因此，恢復(fù)因退行性疾病導(dǎo)致失明個體視力的這條道路仍是道阻且長。
參考文獻(xiàn)：
[1] Nie J, Eom K, Liu T, Lee J. Intravitreally Injected Plasmonic Nanorods Activate Bipolar Cells with Patterned Near-Infrared Laser Projection. ACS Nano. 2025 Apr 1.
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