Kunstmatige retina: hoe een chip blinden weer licht laat zien
Stel je een camera voor waarvan de filmrol is beschadigd: de lens werkt nog, het licht komt nog naar binnen, maar er wordt geen bruikbare foto meer gemaakt. Bij veel vormen van blindheid is er iets vergelijkbaars aan de hand met het oog. De lens en de voorkant van het oog werken vaak nog goed, maar het laagje lichtgevoelige cellen achterin — de retina of netvlies — is beschadigd of afgestorven. Een kunstmatige retina is, kort gezegd, een stukje elektronica dat de taak van die beschadigde ‘filmrol’ deels overneemt.
Het gaat niet om een volledig kunstoog en ook niet om scherp, gedetailleerd zien zoals een gezond oog dat doet. Mensen die een kunstmatige retina krijgen, zien doorgaans grove lichtpuntjes, contrasten en bewegende vormen — genoeg om een deur te vinden, een kopje te pakken of iemand te zien bewegen in een kamer. Voor mensen die volledig blind waren, kan dat een groot verschil maken in zelfstandigheid, ook al is het beeld verre van een foto.
Wat is het precies?
Om te begrijpen wat een kunstmatige retina doet, helpt het om te weten wat er misgaat bij netvliesziekten zoals retinitis pigmentosa (een erfelijke aandoening waarbij de lichtgevoelige cellen geleidelijk afsterven) of de eindfase van leeftijdsgebonden maculadegeneratie (AMD, waarbij het scherpst-ziende deel van het netvlies wegvalt). In beide gevallen gaan de fotoreceptoren — de cellen die licht omzetten in zenuwsignalen — verloren, terwijl de laag daarachter, die de signalen doorstuurt naar de oogzenuw en de hersenen, vaak nog deels intact blijft.
Een kunstmatige retina maakt van die overgebleven cellen gebruik. Een klein cameraatje, meestal ingebouwd in een bril, legt het beeld vast. Een processor — soms in een draagbaar kastje, soms verwerkt in de bril zelf — zet dat beeld om in een eenvoudig elektrisch of lichtsignaal. Dat signaal wordt draadloos doorgestuurd naar een chip die operatief in of op het oog is geplaatst. Die chip stimuleert vervolgens met kleine stroompjes de nog aanwezige netvliescellen, die op hun beurt een signaal naar de hersenen sturen. Het resultaat is geen scherp beeld, maar een patroon van lichtvlekjes, ook wel fosfenen genoemd, waarmee de hersenen leren grove vormen te herkennen.
Er bestaan twee hoofdplekken waar zo'n chip geplaatst wordt. Bij een epiretinaal implantaat ligt de chip boven op het netvlies, aan de binnenkant van het oog. Bij een subretinaal implantaat ligt de chip er juist achter, op de plek waar normaal de fotoreceptoren zouden zitten. Een nieuwere variant is de fotovoltaïsche chip: die zet licht rechtstreeks om in een klein stroompje, zonder dat er een apart elektrisch signaal van buitenaf nodig is — de bril projecteert dan alleen een versterkt infraroodbeeld op de chip, die zelf de omzetting naar elektriciteit verzorgt.
Een heel andere route is optogenetica. Hierbij wordt geen elektrode geïmplanteerd, maar krijgen de overgebleven netvliescellen via een gentherapie-injectie een eiwit ingebouwd dat ze gevoelig maakt voor licht van een specifieke kleur. De patiënt draagt vervolgens een speciale bril die beelden omzet in lichtpulsen van precies die kleur, waarmee de aangepaste cellen worden geactiveerd. Dit is geen implantaat in de klassieke zin, maar wordt wel vaak in één adem genoemd met kunstmatige retina's omdat het hetzelfde doel dient.
Wat wil men ermee bereiken?
Het uiteindelijke doel is bescheiden maar belangrijk: mensen die volledig of nagenoeg blind zijn door netvliesziekten een vorm van functioneel zicht teruggeven. Daarbij gaat het niet om lezen van kleine letters of kleuren onderscheiden, maar om dingen als het zien van deuropeningen, obstakels, lichtbronnen, bewegende mensen of grote contrastrijke voorwerpen.
Voor de doelgroep is dat geen bijzaak. Wereldwijd zijn miljoenen mensen blind of ernstig slechtziend door aandoeningen als retinitis pigmentosa en eindstadium-AMD, en voor beide bestaat geen genezende behandeling. Een kunstmatige retina is dan ook niet bedoeld als vervanging van normaal zicht, maar als hulpmiddel dat de oriëntatie, veiligheid en zelfstandigheid in het dagelijks leven kan vergroten — vergelijkbaar met hoe een hoortoestel geen normaal gehoor teruggeeft, maar wel degelijk houvast biedt.
Voorbeelden uit de praktijk
Argus II, ontwikkeld door het Amerikaanse bedrijf Second Sight Medical Products, was het eerste commercieel beschikbare retina-implantaat. Het kreeg in 2013 goedkeuring van de Amerikaanse toezichthouder FDA voor gebruik bij retinitis pigmentosa. Het is een epiretinaal systeem met 60 elektroden en is bij wereldwijd enkele honderden patiënten geplaatst.
In Duitsland ontwikkelde Retina Implant AG de Alpha IMS en later Alpha AMS, subretinale implantaten met ongeveer 1500 lichtgevoelige pixels op de chip zelf. Deze kregen in 2013 een CE-markering (de Europese toelatingsmarkering voor medische hulpmiddelen), wat destijds gold als een belangrijke mijlpaal voor subretinale technologie.
Het Franse bedrijf Pixium Vision werkte aan PRIMA, een fotovoltaïsch subretinaal implantaat gericht op droge maculadegeneratie, een doelgroep die met eerdere implantaten nauwelijks werd bediend. PRIMA bouwt voort op fundamenteel onderzoek van de groep van Daniel Palanker aan Stanford University.
Een ander spoor liet zien dat optogenetica buiten het laboratorium kan werken: in 2021 publiceerde een internationaal team, met onder anderen Botond Roska (Universiteit van Bazel) en José-Alain Sahel (Institut de la Vision, Parijs), in het tijdschrift Nature Medicine een rapport over een blinde patiënt met retinitis pigmentosa die via het GS030-systeem van GenSight Biologics — een combinatie van gentherapie en een lichtstimulerende bril — weer vormen en voorwerpen kon waarnemen.
Meer recent is Science Corporation, opgericht door Max Hodak (voorheen medeoprichter van Neuralink), begonnen met de ontwikkeling van Science Eye, een fotovoltaïsch subretinaal implantaat gericht op maculadegeneratie. Dit project bevindt zich in een vroeger ontwikkelstadium dan de bovengenoemde voorbeelden.
Hoe ver is de techniek?
Kunstmatige retina's zijn geen toekomstbeeld meer: er zijn al jaren systemen met officiële medische goedkeuring, en er lopen mensen rond die er daadwerkelijk mee zien. Toch moet de verwachting realistisch blijven. Het beeld dat deze systemen leveren is grof: patiënten beschrijven het vaak als flikkerende lichtpuntjes en vage contrasten, niet als een scherpe foto. De resolutie wordt beperkt door het aantal elektroden dat praktisch op een chip past en door hoe nauwkeurig je individuele zenuwcellen kunt aanspreken zonder buurcellen mee te activeren.
Een minder technisch, maar niet minder belangrijk obstakel is de commerciële houdbaarheid. Het ontwikkelen en op de markt houden van een medisch implantaat is duur, de doelgroep is relatief klein, en vergoeding door zorgverzekeraars verschilt sterk per land. Dat heeft er in de praktijk toe geleid dat meerdere bedrijven in dit veld financiële en commerciële moeilijkheden hebben gekend, met als gevolg dat sommige patiënten met een werkend implantaat achterbleven zonder fabrikant die onderhoud, reparatie of software-updates kon garanderen. Dit is een reëel en nog onopgelost ethisch vraagstuk in het veld, niet alleen een technisch detail.
Nieuwere benaderingen — betere fotovoltaïsche chips met meer pixels, en optogenetica die geen elektroden nodig heeft — zijn pogingen om zowel de beeldkwaliteit te verbeteren als de ingreep minder ingrijpend te maken. Het is op dit moment niet te zeggen welke aanpak uiteindelijk de overhand krijgt; het veld verandert relatief snel en bedrijfssituaties kunnen wijzigen, dus voor de actuele stand van een specifiek project is het verstandig recente bronnen te raadplegen.
Wie werken eraan?
In de Verenigde Staten zijn naast Second Sight (inmiddels onderdeel van een bredere onderneming die ook onder de naam Vivani Medical heeft geopereerd) ook Science Corporation en academische groepen zoals het laboratorium van Daniel Palanker aan Stanford University actief, deels met financiering van de National Institutes of Health (NIH).
In Europa ligt veel expertise in Frankrijk en Duitsland. Pixium Vision en GenSight Biologics zijn Franse bedrijven die nauw samenwerken met het Institut de la Vision in Parijs, waar José-Alain Sahel een leidende rol speelt. In Duitsland heeft Retina Implant AG met de Alpha-implantaten een belangrijke historische bijdrage geleverd. In Zwitserland doet de groep van Botond Roska aan de Universiteit van Bazel grondleggend werk op het gebied van optogenetica.
Ook buiten Europa en de VS lopen initiatieven: in Australië werkt Bionic Vision Technologies, voortgekomen uit de Monash Vision Group, aan een verwante aanpak die het zicht niet via het netvlies maar via directe stimulatie van de hersenschors probeert te herstellen — een andere route naar hetzelfde doel.