收到上千封邮件后,治愈人类的色盲症现在成了杰伊·奈茨(Jay Neitz)的人生目标。
美国华盛顿大学教授杰伊·奈茨(Jay Neitz)想用基因疗法治愈色盲症患者,而且有一天,这项技术将让我们所有人都能够看到比100倍更多的颜色。《新科学家》杂志记者对此进行了采访。
问:为什么理解色觉如此重要?
答:某种层面而言,这是一个智力问题,当我们看到某个东西说“那是红色的”时候,如果我们能搞清楚此时头脑中发生的一切,那么,这将解释很多事情。我们现在也将色彩作为一种语言。色彩无处不在,一切都是色彩编码的,一直以来,色彩都在告诉我们去哪里和做什么。
问:这是否比以前更意味着色盲是一种残疾?
答:也许如此,而且在教育中尤其如此,因为如此多的材料都使用了颜色:“选择一个红圆圈,沿着黄线走”等等。我妻子的兄弟是红绿色盲,在他小时候,老师们都认为他学习不努力,因为他有时候会做错事――例如,他把一个三角形涂成红色,而本来应该涂成绿色。老师们认为他在挑衅,因为他有时不听老师的指示。我收到许多色盲患者发来的邮件,描述他们遇到的问题――对他们来说可能很困难。例如,有一个人告诉我,他使用宾馆房间的房卡时感到困难。他知道,使用房卡开门时,指示灯应该是从红色变成绿色,所以他一直盯着房卡看,想弄清楚指示灯什么时候变颜色。
问:什么导致了色盲?
答:人类有三种色感受器,分别对电脑屏幕或打印机的三种颜色做出反应:红、绿、蓝。红色感受器和绿色感受器的基因在X染色体上彼此相邻,最常见的缺陷是其中一个基因缺失――大约有2%的人类会缺少其中一个基因,这就会导致色盲。女性有两条X染色体,所以只有两条X染色体都有缺陷,她们才会得色盲。这就是为什么色盲在女性中很罕见,患病率只有1/230的原因。
问:您研发了自己的色觉研究测试,能和我说说吗?
答:我们想发现所有可能导致红绿色盲的基因变异,所以我们着手选取了上千人,对他们进行了基因测试。为了评估他们的色觉,我们开发了一项测试,可以在两分钟内告知你是否是红绿色盲。
问:您的色盲测试是如何进行的?
答:把8个图放在一张简单的纸上,每个图上都有一个对某一类特定的色盲患者来说不可见的图形,然后从被测者不同的反应模式,就能诊断出被测者是色觉正常,还是患了某一种色盲。我们选择色盲本测试,是因为它可以标准化。电脑测试的问题是,不同的显示屏的颜色的刻度值是不同的。而且,色盲本测试可以携带,你可以把它分发给人们。
问:您能治愈色盲吗?
答:我们已经能治愈实验猴子的色盲。我们选择松鼠猴是因为母松鼠猴和人类一样有三色视觉,但是公松鼠猴全是二色觉的色盲,只有蓝色感受器和绿色感受器。我们对公松鼠猴进行基因治疗,使用一种我们从同事研发的一种肌肉缺陷疗法中了解到的病原体。他们最大的问题是他们的疗法所使用的病原体只任意感染了一部分肌肉细胞,但这恰恰是我们想要的特性。我们的想法是这种病原体能感染视网膜上的一部分绿色锥体细胞,并把它们转换成红色锥体细胞,这样你就能得到公松鼠猴的红色和绿色感光度的马赛克图案了。
问:当时你们自信这么做能行吗?
答:我总是很乐观,不过也很谨慎。我当时想,如果我们能改变视网膜,让它恢复正常,那是第一件事。然后,如果视网膜还不能把新的颜色传达给大脑,那是我们接下来要研究的。
问:经过治疗后,松鼠猴获得了完整的色觉吗?
答:是的。我们知道如果松鼠猴实验成功的话,人们会真的怀疑的,所以这个过程中我们的动物测试进行了两年。每天早饭之前,我们把猴子叫醒,然后对它们进行一项测试,这项测试基于人类的主流色觉测试。它们的色觉绝对稳定,我们测量临界值,它们从未改变过。
问:这种基因疗法能治愈人类的色盲吗?
答:过去,我们曾把这个纯粹地当成是一项认知神经科学实验来做。但是,在收到色盲患者成千上万封邮件,告诉我他们多么想有正常的色觉后,我现在已经把它作为我的人生目标了。
我相当确信我们将得到与动物实验同样的结果,但是对于人类我们必须以保证百分百安全的方式来做。找到一种没有风险的做法是其中一个问题。一些人是如此热情,他们表示愿意晚上偷偷地来实验室注射病原体。我不得不告诉他们:“我们这样做是行不通的!”
色彩的维度
问:正如您所说,我们大多数人都有三种色感受器。不过,不是还有一些人有四种色感受器,称为四色觉者吗?
答:人类是一个三色觉的物种,但是红色素具有多态性,所以不是每个人都一样的。一个女性有可能有两种不同的红色感受器,比如说,橘红色和黄红色。我们对一个眼库的视网膜做了测试,发现有些人有四种色感受器的基因表达,200名女性中大约有1名会出现这种现象。有些人说他们看到了其他人不能看到的色相,当我们对这些人进行基因测试时,发现他们有额外色素的基因。
问:第四种色感受器如何影响色觉?
答:假定这种影响是倍增的,那么,四色觉的人将比正常人看到100倍更多的颜色。
问:有没有一种测试可以知道你是不是四色觉者?
答:这正是难点。英国纽卡斯尔大学的加布里埃莱·乔丹(Gabriele Jordan)和她的同事们研发了一个光学系统,把红光和绿光混在一起得到精确的黄光。对一个三色觉的人来说,这种混合而成的黄光看起来就像单色觉的黄光,但是一个四色觉的人看来却是不同的颜色。可是最令人惊奇的是,当乔丹的团队检查了20多位有正确基因的女性后,只有一个人测试出来是使人信服的四色觉者。
这可能是因为我们对色彩的经验有很大的学习方面的因素。电脑显示器和电视机屏幕只显示了三色觉的人能看见的颜色,而大多数的商业绘画是基于类似的三色混合。在我们的日常生活中,我们都是被人造的物体包围,没有东西可以刺激我们额外的色觉。
问:我们能从四色觉者身上学到什么?
答:我的计划是把那些有四色觉遗传潜质的人带到实验室,然后看我们是否能把他们培训成四色觉者。对我们来说最有意思的是,这能揭示大脑是如何工作的。我们认为神经可塑性在一定年龄会消失,但这可能是例外而不是常规。我们发现,人们经过后天学习能学会整个全新的感官能力。这将开启一个崭新的世界,我们将能做从前不能做的事――而且不仅仅是在视觉方面。另外,我肯定会喜欢尝试给猴子进行基因治疗,给它们第四种感光色素,看看它们是否能成为四色觉者。
问:将来是否有一天人类会有四色觉治疗?
答:四色觉治疗当然会很受欢迎。你看看,当电脑显示器的色彩分辨率变得更高时,人们就把旧的显示器弃如敝履了。设想一下,你只需一次激光手术,就能获得第四种色觉,然后你就能看到一百倍更多的色彩了――谁不想如此呢?
资料来源New Scientist
责任编辑 彦 隐