Попередження: Ця сторінка є перекладом цієї сторінки оригінально англійською мовою. Зверніть увагу, оскільки переклади генеруються машинами, не те, що всі переклади будуть ідеальними. Цей веб-сайт та його сторінки призначені для читання англійською мовою. Будь-які переклади цього веб-сайту та його веб-сторінок можуть бути неточними та неточними повністю або частково. Цей переклад надається для зручності.
Продюсер Джеймс Айвз, MPsych
Оптогенетика - це наука про використання світла для контролю поведінки клітин. Це одна з галузей прикладних досліджень, що швидко розвиваються. Оптогенетичні методи дозволяють контролювати електрично збудливі клітини, такі як м’язові або нервові клітини.
Щоб зробити нейрон чутливим до світла, він оснащений спеціальними світлочутливими білками, які називаються родопсинами. Вони подібні до тих, хто бере участь у нашому баченні.
Залежно від деталей родопсину, який використовується для модифікації нейрона, він буде або передавати, або засліплювати нервовий імпульс при освітленні. Це дозволяє контролювати окремі органи, частини тіла або навіть поведінку цілого організму.
Кредит: Андрій Водолажський/Shutterstock.com
Наприклад, світло можна використовувати для сліпих сигналів болю. Велика кількість хронічних болів світового досвіду людей. Усі сучасні засоби, що пропонуються, - це знеболюючі засоби, які часто викликають у пацієнтів наркотичну залежність або побічні ефекти.
Поняття світлочутливих білків, природно, передбачає можливість відновлення зору у сліпих людей. У деяких випадках пошкодження клітин сітківки це справді варіант. Втрачений зір можна відновити певною мірою, викликаючи світлочутливість у передбачуваних гангліозних клітинах сітківки, які зазвичай отримують візуальну інформацію від інших спеціалізованих клітин, а не безпосередньо поглинають світло.
Основні досягнення сучасної медицини дозволяють нам значно продовжити життя людини, приймаючи таблетки та отримуючи всі види лікування. Але якщо у пацієнта спостерігається старіння мозку, таке як хвороба Альцгеймера або Паркінсона, якість його життя обов’язково погіршиться.
Вчені досліджують способи лікування цих захворювань або принаймні полегшення симптомів. Оптогенетика також має свою думку щодо цього: вона може запропонувати варіанти поширеної в даний час процедури лікування, яка називається глибокою стимуляцією мозку.
Останнє передбачає використання імплантованих електродів для електричної стимуляції конкретних областей мозку. Ця техніка спирається на дуже точне розміщення електродів, які збуджують велику кількість оточуючих нейронів незалежно від їх типу.
Оптогенетичні методи, навпаки, пропонують способи вибіркового збудження нейронів певного типу. На додаток до цього, новітні лазерні технології дозволяють високоточне позиціонування променя, а це означає, що імплантація металевих електродів у мозок може більше не знадобитися.
Навіть серце може отримати оптогенетичне посилення, щоб виправити порушення серцевого ритму. Вводячи належні родопсини в синусовий вузол, також відомий як природні кардіостимулятори серця, швидкість скорочень можна регулювати за допомогою світлових імпульсів за допомогою природного механізму організму.
Якщо ж родопсини імплантуються в кардіоміоцити - клітини, що складають серцевий м’яз - частоту серцевих скорочень можна безпосередньо контролювати. Це принцип, що лежить в основі оптогенетичних кардіостимуляторів, які зараз розробляються.
Оптогенетика могла б допомогти відновити рухову функцію у пацієнтів з паралічем. Це передбачало б використання світла для активації модифікованих рухових нейронів, що в свою чергу спричиняло б скорочення м’язів.
Іншим можливим варіантом буде модифікація самих м’язових клітин, а потім використання світла безпосередньо на них для отримання скорочень. У цій установці ми могли б приймати сигнали в мозку, пов’язані, наприклад, із згинанням зброї, і реагувати, висвітлюючи задіяні м’язи, змушуючи зброю згинатися.
Експерименти такого роду зараз проводяться лише на модельних організмах, таких як миші та риби. Це пов’язано з тим, що віруси повинні використовуватися для доставки родопсинів - білків, що лежать в основі методу - в клітини.
Вірус несе ген, який кодує певний білок у клітині, який потім починає виробляти білок. Ця процедура, призначена генною терапією, суворо регламентована або заборонена колективно в багатьох країнах.
Сподіваємось, експерименти, що проводяться зараз, знімуть тривогу, яку відчувають пацієнти з приводу введення в їх організм чужорідних генів. Технологія дуже безпечна, і тепер мова йде про отримання дозволу на широке використання цих методів вивільнення білка.
“Немає сумнівів, що оптогенетику в кінцевому підсумку можна використовувати для відновлення порушених органів людського тіла. І генна терапія дозволить нам робити це абсолютно неінвазивно », - каже Віталій Шевченко з лабораторії MIPT для вдосконалених досліджень мембранних білків. "За бажанням можна було б навіть покращити" наш організм, замінивши деякі їх частини більш ефективними компонентами! "
Про Віталія Шевченка
Віталій Шевченко - науковий співробітник лабораторії перспективних досліджень мембранних білків МФТІ. Наступного року та запрошений дослідник з Forschungszentrum Jülich.