Řada neurologických a neurodegenerativních onemocnění je dnes chápána jako porucha funkce neuronálních okruhů. Jejich farmakologická léčba často nedostatečně specificky zasahuje široké spektrum buněk a receptorů, což zvyšuje riziko nežádoucích účinků.
Invazivní neuromodulační metody, jako je hluboká mozková stimulace (DBS), postrádají buněčnou selektivitu a elektrická stimulace ovlivňuje rozsáhlé oblasti nervové tkáně. Tyto limity vedly k hledání přístupů, které umožní přesnější mapování patologických okruhů a jejich modulaci.
Optogenetika kombinuje genetické zavedení světločivných proteinů (opsinů) do populace neuronů s následnou řízenou světelnou stimulací. Tím umožňuje časově přesně aktivovat nebo inhibovat konkrétní skupiny buněk. Jejím hlavním přínosem je možnost kauzálně prokázat, které buňky a okruhy se podílejí na vzniku konkrétních symptomů nebo behaviorálních projevů. Tento posun od korelačních pozorování vytvořil základ pro translační využití optogenetiky.
Mapováním získané poznatky přispívají k cílení farmakologických intervencí nebo neuromodulačních metod, jako je DBS, transkraniální magnetická stimulace nebo fokusovaný ultrazvuk. Tato nepřímá translační cesta nevyžaduje genovou manipulaci u člověka a představuje z hlediska bezpečnosti a regulace nejméně problematickou formu klinického dopadu optogenetiky.
Druhá cesta spočívá v zavedení opsinů přímo do cílových buněk pacienta a jejich následné světelné stimulaci. Tento přístup kombinuje genovou terapii se zdravotnickým prostředkem zajišťujícím dodávku světla. To s sebou nese výrazné technické, regulační i etické nároky, proto je využití u lidí zatím velmi omezené.
Preklinické studie, například na myších modelech Parkinsonovy nemoci, ukazují, že optogenetická modulace specifických signálních drah může ovlivnit motorické projevy onemocnění v časných stadiích. Na přenositelnost těchto výsledků do klinické praxe si však budeme muset ještě počkat.
Ve fázi klinického testování je přímá aplikace optogenetiky pro poruchu zraku. Pacientům s retinitis pigmentosa, kteří ztratili fotoreceptory, byly do retinálních gangliových buněk virovým vektorem zavedeny opsiny, díky nimž se tyto buňky staly citlivými na světlo. První publikované výsledky ukazují, že původně zcela slepí pacienti pak byli s pomocí speciálních brýlí schopni rozpoznávat a lokalizovat objekty.
Optogenetické terapie se začínají zaměřovat také na periferní nervy, které jsou pro genovou a světelnou manipulaci dostupnější než struktury v hlubokém mozku. Společnost Modulight Biotherapeutics vyvíjí léčbu chronické neuropatické bolesti cílenou na trigeminální nerv v obličeji. Injektuje opsinový gen skrze otvor v lebce a následné světelné pulzy (vysílané na obličej, nebo implantovaným vláknem) tlumí aktivitu buněk signalizujících bolest. Firma plánuje zahájit klinické testy na lidech do roku 2027.
V léčbě amyotrofické laterální sklerózy (ALS) vyvíjí tým University of Missouri technologii pro zachování schopnosti polykání. Testují zavedení opsinů do svalů jazyka, které by pacienti následně aktivovali pomocí zařízení připomínajícího rovnátka vyzařující světlo. Další perspektivní indikací mimo mozek je reflexní sympatická dystrofie, komplexní regionální bolestivý syndrom nebo dysfunkce močového měchýře a střev po poranění míchy.
Pro budoucí aplikace v hlubokých strukturách mozku, například u epilepsie v oblasti hippocampu, se začíná experimentálně využívat vysoce citlivý opsin eOPN3 (původem z komárů), který reaguje na červené světlo; lépe proniká biologickou tkání a vyžaduje nižší intenzitu, čímž se minimalizuje riziko přehřátí a poškození mozkové tkáně.
Přímé optogenetické zásahy do hlubokých mozkových struktur zatím vyvolávají bezpečnostní a regulační otázky, hlavně v souvislosti s genovou terapií a dlouhodobou stabilitou exprese opsinů. Tyto aspekty v současnosti vymezují hranici mezi experimentálním výzkumem a běžnou klinickou praxí.
(lp)
Zdroje:
1. Servick K. Could adding light sensors to nerve cells help switch off diseases? Science 2025; 390 (6778): 1090–1092, doi: 10.1126/science.aee6257.
2. Jackson J. From mind-controlling tech to clinical therapy: An optogenetics roadmap. Medical Xpress 2025 Dec 11. Dostupné na: www.medicalxpress.com/news/2025-12-mind-tech-clinical-therapy-optogenetics.html
3. Hyeon B., Shin J., Lee J. H. et al. Integrating artificial intelligence and optogenetics for Parkinson’s disease diagnosis and therapeutics in male mice. Nat Commun 2025; 16 (1): 7797, doi: 10.1038/s41467-025-63025-w.
