Aklie atgūst redzi
Rasmuss Krāgs Jakobsens,
«Ilustrētā Zinātne»

Daudzus gadus zinātnieku idejas par mākslīgajām acīm atgādināja fantastiku, taču tagad šie sapņi pārtop realitātē. Gan Eiropas, gan ASV zinātnieki mākslīgo acu izstrādē patlaban ir tikuši tik tālu, ka ASV un Vācijas varas iestādes devušas atļauju pirmajiem lielākajiem testiem. Acs tīklenē implantējamas modernas mikroshēmas, kas demonstrētas abās valstīs, ir apliecinājušas, ka cilvēki var atgūt redzi pat tad, ja bijuši akli gadiem ilgi.

«Skatoties uz griestiem, es redzu, kur atrodas lampas,» saka Terijs Bailends, kas zaudēja redzi 1993. g. un atguva to tikai pirms trim gadiem, kad viņam acī implantēja šādu mikroshēmu.

Implanta darbība balstās uz to, ka acs nerva šūnas nav bojātas un tās iespējams elektriski stimulēt, pārraidot uz smadzenēm signālus, kas atbilst attēlam, kuru redzētu vesels cilvēks.

Aklais redz, izmantojot videokameras objektīvu, kas ir nemanāmi novietots uz briļļu rāmja. Videokamera skenē apkārtni un nosūta informāciju uz acī implantēto mikroshēmu. Šī tehnoloģija vēl ir pašā sākumstadijā un slimniekiem nodrošina visai ierobežotu redzi — redzes lauks ir tikai apmēram 30 cm plats un ļauj gūt tikai primitīvas redzes sajūtas, piem., apjaust priekšmetu aprises un kustību. Tik un tā zinātnieki ir sajūsmā.

«Mēs bijām cerējuši sniegt viņiem tikai nojausmu par gaismu un tumsu, bet patiesībā tas, cik daudz viņi redz un kā smadzenes pašas aizpilda tukšumus, ir fantastiski,» saka acu ārsts Marks Humajuns, kas kopā ar uzņēmumu Second Sight un Dienvidkalifornijas universitātes Doenija Acu institūtu (ASV) ir izveidojis sistēmu, ko lieto T. Bailends.

Šis pats Humajuns 1999. g. izpelnījās pārmetumus, jo atbalstīja mūziķi Stīviju Vonderu, kas apgalvoja, ka jaunā tehnoloģija drīz atdošot viņam redzi. Kolēģi aizrādīja Humajunam, ka viņš mētājoties ar nepamatotiem apgalvojumiem un kompromitējot nopietnus pētījumus. Viņi teica, ka «ikviens cer būt pir¬mais pēc Jēzus, kas atvērs acis aklajiem».

Kopš tā laika zinātnieki citu pēc cita demonstrējuši vairākus sasniegumus, un, kaut arī šī tehnoloģija vēl ir bērna autiņos, pat visniecīgākajam uzlabojumam ir liela nozīme slimnieku dzīvē.

«Es redzu, kur atrodas virtuves galds, un vairs nemitīgi negāžu glāzes. Vakarā, kad izejam pastaigā, es uz ceļa varu saskatīt, kurš atgriežas mājās. Un, kad mans mazdēls trāpa beisbo¬la bumbai, es spēju sekot līdzi spēlei,» apgalvo kāda anonīma paciente, kurai pirms diviem gadiem ieoperēja pirmo mikroshēmas paraugu.

Mikroshēmai, kuru implantēja Bailendam, ir tikai 16 elektrodu — nozīmē 16 sīkus punktiņus, kas līdzīgi pikseļiem datora ekrānā veido attēlu. Savukārt jaunajiem 2. paaudzes implantiem, kuru testēšanai 50—75 pacientiem saņemta atļauja, ir 60 elektrodu. Turklāt jaunā mikroshēma ir mazāka un aizņem tikai vienu kvadrātmilimetru.

Dr. Humajuns lēš, ka mikroshēmā vajadzētu būt apmēram 1000 elektrodu, lai slimnieki varētu lasīt un saskatīt citu sejas vaibstus. Ja visi darbi ritēs sekmīgi, jau 2009. g. neredzīgie varēs iegūt 1000 pikseļu mikroshēmas.

Tomēr amerikāņi nav vienīgie, kas dod aklajiem cerības uz redzi. Vācijas uzņēmums IIP-Technobgies grasās 30 pacientiem testēt 49 elektrodu modeli. Patlaban tas izstrādā arī 239 elektrodu mikroshēmu, kuru iecerēts pabeigt 2009. g. un kura maksās apmēram 25 000 dolāru — tikpat, cik Second Sight ražojums.

Sacensība nes labumu aklajiem
Vairāki citi uzņēmumi, kas darbojas uz bioloģijas un elektronikas sasniegumiem balstītajā bionikas jomā, piedalās globālā sacensībā par tādu tehnoloģiju izstrādi, kuras palīdzētu neredzīgajiem. Šo uzņēmumu iestrādes ir vēl modernākas, tādēļ to īstenošana gaidāma tālākā nākotnē. Tādi uzņēmumi kā Optobionics (Ilinoisa, ASV) un Retina Implant (Vācija) veido mikroshēmu, kurā būs vairāki tūkstoši mikroskopisku elektrodu. Katrs darbosies ar savu saules bateriju, un tiem vairs nebūs vajadzīga slimnieka brillēs iebūvēta videokamera. Stenforda universitātē (ASV) tiek veikti pētījumi ar mikroshēmu, kurai ir 13 dažādu veidu tranzistori, kas imitē dažādu acs tīklenes nervu šūnu tipu darbību un veidu, kādā tie apstrādā nervu impulsus. Pagaidām gan vēl tranzistora mikroshēma ir pārāk liela un tērē pārāk daudz elektrības.

Kaut arī daži pacienti jau piedzīvojuši daļēju redzes atgūšanu, mākslīgā elektroniskā acs nevar palīdzēt visiem. Acs ir ārkārtīgi sarežģīts orgāns, redze ir daudzu informācijas apstrādes posmu rezultāts, un aklums var rasties ikvienā no šiem posmiem, turklāt dažādu iemeslu dēļ.

Iekļuvusi acī caur radzeni un lēcu, gaisma nonāk līdz tīklenes gaismjutīgajām šūnām, kas pārveido to ķīmiskos un elektriskos signālos. Apstrādātā informācija turpina ceļu pa redzes nervu uz smadzeņu primārajiem redzes centriem pakauša daivā un tālāk uz augstākajiem redzes centriem. Ja redzes nervs un līdz ar to arī informācijas ceļš uz smadzenēm ir pārrauts vai ja ir bojātas tīklenes nervu šūnas, mākslīgās acis nelīdz un mediķiem jāmeklē citi risinājumi.

Bojātās acs šūnas var mainīt
Pēdējos gados zinātnieki, izmantojot gēnu terapiju, var mainīt vairākus defektīvus gēnus, kas sastopami dažādās tīklenes šūnās. Svarīgākais ir noskaidrot slimības cēloni — kāpēc slimnieks zaudē redzi, kādas šūnas ir bojātas un kas šajās šūnās nedarbojas kā pienākas? Te nu zinātnieki balstās uz gadu desmitiem ilgiem acu un redzes pētījumiem, kas palīdz izprast, kāda nozīme redzes bioloģijā ir dažādiem gēniem. ASV Nacionālajā Acu institūtā tagad sākti gēnu terapijas pirmie klīniskie pētījumi ar gēnu RPE65.

Šo gēnu savulaik atklāja suņu šķirnēm, kurām piemīt iedzimta nosliece uz aklumu, un zinātnieki no Kornela universitātes (ASV) vēlāk to atklāja arī cilvēkiem. RPE65. ir nepieciešams, lai šūnas spētu pārveidot ēdienā esošo A vitamīnu par gaismjutīgu molekulu. Tad, ja gēna RPE65. nav vispār vai mutācija laupījusi tam funkcionalitāti, gan suns, gan cilvēks piedzimst gandrīz neredzīgi. Zinātniekiem ir izdevies atjaunot labu redzi šādiem suņiem, viņu acs šūnās ievietojot funkcionālu gēna RPE65. versiju.

Vēl viena stratēģija ir mākslīgi izaudzēt gaismjutīgas šūnas. Dr. Džuo Hua Pans un viņa kolēģi no Veina universitātes Medicīnas skolas ir ņēmuši gēnu no fotosintezējošām aļģēm un pārstādījuši to aklām pelēm, tādējādi panākot, ka tās atkal spēj uztvert gaismu.

Dr. Paņs gan nevar neko pasacīt par to, ko peles redz un vai viņu smadzenes vispār saņēmušas lietojamu signālu vai arī uztvērušas tikai troksni. Tomēr fakts, ka, izmantojot gēnu, kas aļģēm noder, lai uzņemtu gaismas enerģiju, acs šūnas var padarīt par gaismjutīgām, pats par sevi ir vērā ņemams sasniegums, kas vieš lielas cerības tālākā nākotnē.

Var izaudzēt jaunas redzes šūnas
Trešais risinājums ir cilmes šūnas, ko pēdējā laikā vispār uzskata par nākotnes medicīnas brīnumlīdzekli, jo tās spēj aizstāt bojātās organisma šūnas ar jaunām. Jau 2003. g. zinātnieki pavēstīja, ka Maikam Mējam no Kalifornijas cilmes šūnu terapija palīdzējusi daļēji atgūt redzi.

Kad Mjam bija trīs gadi, viņš sprādzienā kļuva gandrīz akls, un tikai pēc 40 gadiem ārsti, implantējot cilmes šūnas, spēja izdziedināt viņa acs ārējo daļu, ieskaitot radzeni. Divus gadus vēlāk Mejs jau spēja saskatīt formas un kustību, taču viņa redze vēl arvien bija traucēta un viņam bija grūti atšķirt, piem., sejas.

Mejam galvenokārt bija bojāts acs optiskais mehānisms, taču šķiet, ka cilmes šūnas spēj atjaunot arī bojātas tīklenes funkcijas. 2006. g. nogalē profesors Robins Ali no Londonas universitātes koledžas žurnālā «Nature» publicēja sensacionālus pētījumu rezultātus. Transplantējot jaundzimušu peļu cilmes šūnas, viņa zinātnieku kolektīvam izdevies aklas peles padarīt redzīgas. Ja šo metodi varētu izmantot cilvēkiem, pavērtos iespēja izārstēt gandrīz visas acu slimības, sākot ar vecuma mākulas deģenerāciju un beidzot ar diabēta izraisītiem akluma paveidiem.

Tā nebija pirmā reize, kad zinātnieki mēģinājuši tīklenē implantēt cilmes šūnas, bet citiem šajā ziņā pagaidām nebija veicies. Izskatās, ka profesoram Ali un viņa kolēģiem izdevies atrast pareizo pieeju. Cilmes šūnas ir nenobriedušas šūnas, ko iegūst, piem., no embrija un kas vēl nav specializējušās noteikta veida audu izveidē, bet spēj organismā attīstīties par jebkāda veida šūnām — sākot ar muskuļu un matu šūnām un beidzot ar visdažādāko acs sastāvdaļu šūnām.

Embrijam attīstoties, šūnas dalās un dažādos ķermeņa audos arvien vairāk nobriest. Iepriekš medicīnā valdīja uzskats — jo agrāk šādas šūnas tiek paņemtas, jo lielākas ir izredzes, ka tās vēl nolemtas noteiktām funkcijām. Tā tiešām ir, taču profesora Ali pētījumu rezultāti rāda: ja cilmes šūnas vēlas izmantot akluma ārstēšanai, tad jāņem tādas, kuras nonākušas tālākā attīstības stadijā. Citi zinātnieki bija izmantojuši agrīnas embrija attīstības stadijas cilmes šūnas, bet Ali ņēma tās no jaundzimušu, vēl neredzīgu pelēnu tīklenes.

Ētisku apsvērumu dēļ līdzīga procedūra ar cilvēkiem diez vai tiktu veikta, bet, par laimi, Vašingtona universitātes zinātnieki pavisam nesen demonstrējuši, ka cilvēka cilmes šūnas var mākslīgi attīstīt tieši līdz stadijai, kāda vajadzīga profesoram Ali. Tāpēc nākotnē noteikti tiks izveidota cilmes šūnu banka, kurā glabāsies nenobriedušas šūnas, ko pēc tam ar augšanas faktoru palīdzību sagatavos transplantācijai.

Redzi ļaus uzlabot treniņi
Top daudzas jaunas neredzīgo ārstēšanas metodes, tomēr vēl arvien ir grūti paredzēt, vai S. Vonders varēs atgūt redzi. Viņš ir viens no dr. Humajuna pacientiem, tomēr pagaidām vislielākās cerības ir cilvēkiem, kuri redzi zaudējuši jau pēc bērnības gadiem un kuriem tāpēc ir labi attīstīti smadzeņu redzes centri. Pacientiem, kuriem aklums ir iedzimts vai kā S. Vonderam iegūts agrā bērnībā, jācer uz tālāku nākotni, kad zinātnei būs iespējams izārstēt arī šādus defektus.

Jau sen bijis zināms, ka svarīga nozīme redzes procesos ir smadzenēm, un līdz šim speciālisti uzskatīja, ka apmēram no 20 gadu vecuma, kad smadzenes ir attīstījušās pilnībā, tās vairs nespēj iemācīties interpretēt redzes impulsus. Taču nesen Indijā veiktos pētījumos konstatēts, ka pieauguša cilvēka smadzenes iespējams trenēt, lai tās apstrādātu redzes impulsus, kaut arī ir pagājis 20 vai 30 gadu, kopš cilvēks agrā bērnībā zaudējis redzi.

Tādiem pacientiem kā T. Bailends jaunās ārstēšanas metodes jau ir ļoti atvieglojušas ikdienu, un pat tad, ja izrādītos, ka tie savā dzīves laikā nepagūs pilnā mērā izbaudīt pētījumu augļus, viņu sajūsmu tas nemazina. Šo cilvēku slimības ir pārmantojamas, tāpēc tad, ja viņi paši nesagaidīs vēlamo medicīnas progresu, labumu no tā gūs viņu bērni.