Сучасні та майбутні застосування оптогенетики; Новини-Медичні
Застереження: Ця сторінка є автоматичним перекладом цієї сторінки спочатку англійською мовою. Зверніть увагу, оскільки переклади створюються машинно, не всі переклади будуть ідеальними. Цей веб-сайт та його веб-сторінки призначені для читання англійською мовою. Будь-який переклад цього веб-сайту та його веб-сторінок може бути неточним і неточним, повністю або частково. Цей переклад подано на практиці.
Продюсер Джеймс Айвз, MPsych
Оптогенетика - це наука про використання світла для регулювання поведінки клітин. Це один з найбільш розвиваються рушіїв прикладних досліджень. Оптогенетичні методи активізують контроль електрично збудливих клітин, таких як м’язові або нервові клітини.
Щоб зробити нейрон чутливим до світла, він оснащений спеціальними світлочутливими білками, які називаються родопсинами. Вони уподібнюються тим, хто бере участь у нашій видимості.
Залежно від конкретного родопсину, який використовується для модифікації нейрона, він або передаватиме, або блокуватиме нервовий імпульс при освітленні. Це дозволяє регулювати різні органи, частини тіла або навіть поведінку цілого організму.
Кредит: Андрій Водолажський/Shutterstock.com
Наприклад, світло можна використовувати для блокування ознак болю. Багато людей відчувають хронічний біль у всьому світі. Всі сучасні ліки можуть запропонувати знеболюючі засоби, які часто викликають у пацієнтів розвиток наркотичної залежності або побічних ефектів.
Поняття світлочутливих білків, природно, пропонує можливість зцілення зору у сліпих людей. У деяких випадках пошкодження клітин сітківки це справді варіант. Втрачену видимість можна відновити певною мірою, викликаючи світлочутливість у так званих гангліозних клітинах сітківки, які зазвичай отримують візуальний сигнал 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 є стан, пов’язаний із старінням мозку, такий як хвороба Альцгеймера або Паркінсона, якість його життя обов’язково погіршиться.
Вчені шукають шляхи лікування цих захворювань або принаймні полегшення симптомів. Оптогенетика теж має своє відношення до цього питання: вона може запропонувати альтернативи широко розповсюдженому лікуванню, яке в даний час називається глибокою стимуляцією мозку.
Останнє передбачає використання імплантованих електродів для електричної стимуляції конкретних областей мозку. Ця методика заснована на дуже точному розташуванні електродів, які збуджують велику кількість оточуючих нейронів незалежно від їх типу.
Оптогенетичні методи, навпаки, пропонують шляхи вибіркового збудження нейронів певного типу. На додаток до цього, новітні лазерні технології дозволяють високоточне позиціонування променя, а це означає, що воно може більше не знадобитися для імплантації металевих електродів у мозок.
Навіть серце може отримати оптогенетичне оновлення для виправлення порушень серцевого ритму. Вводячи відповідні родопсини в синусовий вузол, також відомий як природний кардіостимулятор 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 регулювати безпосередньо. Це принцип, що стоїть за оптогенетичними стимуляторами, які зараз вивчаються.
Оптогенетика, можливо, може допомогти відновити рухову функцію у пацієнтів з паралічем. Це передбачало б використання світла для активації модифікованих рухових нейронів, які в свою чергу викликають скорочення м’язів.
Іншою можливою альтернативою може бути модифікація самих м’язових клітин, а потім використання світла безпосередньо на них для скорочення. У цій установці ми могли б виявити ознаки в мозку, які пов’язані, скажімо, зі 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 - до клітин.
Вірус переносить у клітину ген, що кодує певний білок, який потім починає виробляти білок. Ця процедура, відома як генна терапія, суворо регламентована або повністю заборонена в багатьох країнах.
Сподіваємось, експерименти, які зараз проводяться, полегшать тривогу, яку відчувають пацієнти в очікуванні потрапляння в їх організм чужорідних генів. Технологія цілком безпечна, і зараз мова йде про отримання дозволу на широке використання цих способів доставки білка.
“Немає сумнівів, що оптогенетика потенційно може бути використана для відновлення відсутніх органів в організмі людини. І генна терапія дозволить нам робити це всебічно неінвазивно », - говорить Віталій Шевченко з лабораторії МФТІ для аспірантури мембранних білків. «За бажанням можна було б навіть« оновити »наші фюзеляжі, замінивши деякі їх частини на більш ефективні компоненти! "
Про Віталія Шевченка
Віталій Шевченко - науковий співробітник лабораторії аспірантури мембранних білків МФТІ. Наступного року та візит дослідника з Forschungszentrum Jülich.