Bionic Eye: belofte van zicht voor patiënten met schade aan het netvlies en de oogzenuw

Studies hebben aangetoond dat het "bionische oog" belooft te helpen bij het herstellen van het gezichtsvermogen van veel patiënten die lijden aan gedeeltelijke of volledige blindheid

De structuur van het menselijk oog is behoorlijk complex en hoe we kunnen zien is een ingewikkeld opeenvolgend proces dat in minder dan een milliseconde plaatsvindt. Elk licht gaat eerst door een beschermende laag van het oog, het hoornvlies genaamd, en gaat dan in de lens. Deze verstelbare lens in ons oog buigt vervolgens het licht en focust het in de netvlies – het weefselmembraan dat de achterkant van het oog bedekt. Miljoenen receptoren in het netvlies bevatten pigmentmoleculen die van vorm veranderen wanneer ze worden geraakt door licht, waardoor elektrische berichten worden geactiveerd die via de optic zenuw. Zo nemen we waar wat we zien. Wanneer een van deze weefsels - hoornvlies en netvlies - of de oogzenuw niet goed kunnen functioneren, wordt ons zicht aangetast. Hoewel problemen met het gezichtsvermogen kunnen worden gecorrigeerd door oogoperaties en door het dragen van een bril met corrigerende lens, leiden veel aandoeningen tot blindheid die soms ongeneeslijk is.

Uitvinding van het "bionische oog"

Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie hebben naar schatting 1.5 miljoen mensen wereldwijd een ongeneeslijke ziekte die retinitis pigmentosa (RP) wordt genoemd. Het treft ongeveer 1 op de 4,000 mensen wereldwijd en veroorzaakt geleidelijk verlies van het gezichtsvermogen wanneer lichtgevoelige cellen, fotoreceptoren genaamd, in het netvlies afbreken, wat uiteindelijk tot blindheid leidt. De implanteerbare visuele prothesen genaamd de “bionisch oog” [officieel Argus® II netvliesprothesesysteem (“Argus II”)] uitgevonden door professor Mark Humayun van de Universiteit van Zuid-Californië, herstelt het functionele zicht bij mensen die lijden aan volledige of gedeeltelijke blindheid^1,2 vanwege geërfd netvlies degeneratieve ziekte. De Argus II legt beelden vast op een kleine videocamera op een oogglas, zet deze beelden om in elektrische pulsen en verzendt deze pulsen vervolgens draadloos naar elektroden die op het netvliesoppervlak zijn geïmplanteerd. Het omzeilt dus ter ziele gegane netvliescellen en stimuleert levensvatbare netvliescellen bij blinde patiënten, wat resulteert in de perceptie van lichtpatronen in de hersenen. De patiënt leert vervolgens deze visuele patronen te interpreteren, waardoor hij een bruikbaar gezichtsvermogen terugkrijgt. Het systeem wordt bestuurd door software die kan worden geüpgraded voor betere prestaties terwijl de onderzoekers nieuwe algoritmen blijven ontwikkelen.

Succes met menselijke deelnemers

In vervolg op hun bevindingen, fabrikant en marketeer van “bionisch oogSecond Sight Medical Products, Inc. (“Second Sight”)³ heeft aangetoond dat vijfjarige klinische onderzoeksresultaten van het netvliesimplantaat de werkzaamheid, veiligheid en betrouwbaarheid op lange termijn van dit apparaat hebben bewezen bij het verbeteren van de visuele functie en kwaliteit van leven voor mensen die verblind zijn door retinitis pigmentosa. Hun studie, geleid door professor Lyndon da Cruz van Moorfields Eye Hospital NHS Foundation Trust, beoordeelde 30 proefpersonen in de klinische proef bij wie de Argus II werd geïmplanteerd in 10 centra in de Verenigde Staten en Europa. Alle patiënten waren blind (dwz met nauwelijks lichtperceptie of erger) van RP of soortgelijke aandoeningen. De resultaten toonden de algehele veiligheid van Argus II aan door een verbeterde visuele functie bij patiënten en deze verbeteringen hielden aan in de loop van vijf jaar. Patiënten meldden dat ze na het gebruik van Argus II een hernieuwde verbinding met de buitenwereld en hun familie en vrienden hadden en een algehele levensveranderende positieve verandering in hun welzijn voelden. Dit is een buitengewoon opmerkelijke studie en biedt veelbelovend nieuws voor patiënten die verblind zijn door retinitis pigmentosa.

Sociale aspecten van het wonderoog

De Argus II is de eerste en enige netvlies implantaat de veiligheid, betrouwbaarheid en voordelen op lange termijn hebben aangetoond door middel van geschikte onderzoeken en zo goedkeuring hebben gekregen in de VS en Europa. Sinds eind 2016 zijn meer dan 200 patiënten van hun blindheid behandeld met Argus II. De geschatte kosten voor Argus II bedragen ongeveer 16,000 dollar voor een duur van 25 jaar wanneer de patiënt voor het eerst wordt gediagnosticeerd met RP. In een door de overheid gefinancierd gezondheidszorgsysteem (in veel ontwikkelde landen) zou het gemakkelijk toegankelijk kunnen zijn voor patiënten. De kosten kunnen ook worden gerechtvaardigd door een ziektekostenverzekering, vooral wanneer het begin van de aandoening geleidelijk plaatsvindt. De hoge kosten werken mogelijk niet als een afschrikmiddel in vergelijking met de langdurige 'zorg'-behoeften van dergelijke patiënten. Als we echter denken aan toegang tot deze technologie in lage- en middeninkomenslanden, lijken de mogelijkheden erg laag vanwege de hoge kosten die gepaard gaan met een scenario voor contante betalingen.

Toekomst van bionisch oog: de hersenverbinding

Na succesvolle testen bij mensen, omvat Second Sight nu een haalbaarheidsstudie van de Argus II en hardware- en software-upgrades voor bestaande en toekomstige Argus II-patiënten. Ze richten zich op de ontwikkeling van een geavanceerde visuele prothese, de Orion™ I Visual Cortical Prosthesis⁴, gericht op patiënten met bijna alle andere vormen van blindheid aan één of beide ogen. Dit is een licht gewijzigde versie van het bionische oog van Argus II, en omvat een bril uitgerust met een camera en een externe processor, die echter 99 procent van de technologie van Argus II gebruikt. In vergelijking met de Argus II is Orion I een neurostimulatiesysteem dat het oog omzeilt en in plaats daarvan een reeks elektroden op het oppervlak van de visuele cortex (een deel van de hersenen dat visuele informatie verwerkt) plaatst. Het afgeven van elektrische pulsen in dit gebied zal de hersenen dus mogelijk vertellen lichtpatronen waar te nemen. Dit draadloze apparaat werd onlangs geïmplanteerd in de visuele cortex van een 30-jarige vrouwelijke patiënt en uit verschillende tests bleek dat zij lichtvlekken kon waarnemen, zonder noemenswaardige bijwerkingen.

Orion I is momenteel (eind 2017) goedgekeurd voor klinische proef en heeft een voorwaardelijke goedkeuring gekregen van de FDA in de VS voor testen op slechts vijf proefpersonen op twee locaties⁴. Second Sight voert momenteel verdere tests van het apparaat uit en beantwoordt bepaalde vragen voordat de daadwerkelijke proef begint. Een groot nadeel van Orion I is dat het meer invasieve chirurgie vereist dan Argus II, aangezien een klein deel van de menselijke schedel moet worden verwijderd om het gebied van de hersenen bloot te leggen waar een reeks elektroden zal worden geplaatst. Dergelijke elektrische hersenimplantaten brengen risico's van infectie of hersenaanvallen met zich mee en het bedrijf is alleen van plan om op te testen menselijk proefpersonen die volledig blind zijn.

Door het oog te omzeilen, zou Orion I een zegen kunnen zijn voor andere soorten blindheid die worden veroorzaakt door beschadiging optic zenuw als gevolg van meerdere redenen, waaronder glaucoom, kanker, diabetes, letsel of trauma. De technologie die Orion I voorstelt te gebruiken, zal in wezen het oog en de optic zenuw volledig en genees blindheid. Dit apparaat, dat nu snel wordt getest en goedgekeurd, wordt gezien als een gamechanger voor mensen voor wie geen genezing of behandeling beschikbaar is voor hun blindheid – bijna zes miljoen mensen wereldwijd die blind zijn maar geen geschikte kandidaat zijn voor Argus II.

Second Sight schat dat ongeveer 400,000 patiënten met retinitis pigmentosa wereldwijd in aanmerking komen voor het huidige apparaat Argus II. Hoewel ongeveer 6 miljoen mensen blind zijn vanwege andere oorzaken, zoals kanker, suikerziekte, glaucoom of trauma zou hypothetisch de Orion I kunnen gebruiken. Ook kan Orion I een beter zicht bieden in vergelijking met Argus II. Dit zijn de eerste stappen om een ​​dergelijk hersenimplantaat te begrijpen, omdat het medisch uitdagend zal zijn in vergelijking met een netvlies implantaat omdat de visuele cortex van de hersenen veel gecompliceerder is dan het oog. Dit apparaat vereist meer invasieve chirurgie via de hersenen, waardoor patiënten vatbaarder worden voor infecties of aanvallen. Door al deze aspecten zal Orion I mogelijk ook meer goedkeuringen van toezichthouders nodig hebben.

***

{U kunt de originele onderzoekspaper lezen door op de DOI-link hieronder in de lijst met geciteerde bron(nen) te klikken}

Bron (nen)

1. Allen C et al. 2015. Langetermijnresultaten van een epiretinale prothese om blinden het gezichtsvermogen te herstellen. Opthamologie. 122(8). https://doi.org/10.1016/j.ophtha.2015.04.032

2. da Cruz L et al. 2016. Argus II-studiegroep. Vijfjarige veiligheids- en prestatieresultaten van de klinische proef met het Argus II netvliesprothesesysteem. Oogheelkunde. 123(10). https://doi.org/10.1016/j.ophtha.2016.06.049

3. Second Sight Medical Products, Inc.: www.secondsight.com [Toegang tot 5 februari 2018].

4. Amerikaanse National Library of Medicine. 2017. Vroege haalbaarheidsstudie van het visuele corticale prothesesysteem van Orion. https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03344848 [Betreden op 9 februari 2018].