Figyelem: Ez az oldal az oldal eredeti fordítása angolul. Ne feledje, hogy mivel a fordításokat géppel generálják, ne azt, hogy minden fordítás tökéletes lesz. Ezt a weboldalt és oldalait angol nyelven kívánják olvasni. Ennek a weboldalnak és weboldalainak bármilyen fordítása részben vagy egészben pontatlan és pontatlan lehet. Ez a fordítás kényelmi szolgáltatásként szolgál.
Producer: James Ives, MPsych
Az optogenetika a fény használatának tudománya a sejtek viselkedésének szabályozására. Ez az alkalmazott kutatás egyik leggyorsabban fejlődő területe. Az optogenetikai technikák lehetővé teszik az elektromosan gerjesztő sejtek, például izom- vagy idegsejtek szabályozását.
Annak érdekében, hogy az idegsejt fényérzékeny legyen, speciális fényérzékeny fehérjékkel, rodopszinekkel látják el. Ezek hasonlóak a jövőképünkben résztvevőkhöz.
Az idegsejt módosítására használt rodopszin részletességétől függően vagy továbbítja, vagy megvakítja az idegimpulzust, ha megvilágítják. Ez lehetővé teszi az egyes szervek, testrészek vagy akár egy egész szervezet viselkedésének ellenőrzését.
Hitel: Andrii Vodolazhskyi/Shutterstock.com
Például a fény felhasználható a fájdalomjelek vakítására. Számos krónikus fájdalom tapasztalható az emberek világéletében. Minden korszerű gyógymód fájdalomcsillapítót kínál, amelyek gyakran a betegeknél kábítószer-függőséget vagy mellékhatásokat okoznak.
A fényérzékeny fehérjék fogalma természetesen a látás helyreállításának lehetőségére utal vak embereknél. A retinasejtek károsodásának egyes eseteiben ez valóban lehetőség. Az elveszett látás bizonyos mértékig helyreállítható azáltal, hogy fényérzékenységet indukál a feltételezett retina ganglion sejtekben, amelyek normális esetben más speciális sejtektől kapnak vizuális információt, nem pedig közvetlenül elnyelik a fényt.
A modern orvostudomány jelentős fejlődése lehetővé teszi számunkra, hogy tablettákat szedve és mindenféle kezeléssel sokat meghosszabbítsuk az emberi élettartamot. De ha a betegnek öregedéssel összefüggő agyi állapota van, például Alzheimer- vagy Parkinson-kór, életének minősége romlik.
A tudósok vizsgálják ezeket a betegségeket, vagy legalább enyhítik a tüneteket. Az optogenetika véleménye is van ebben a tekintetben: Lehetőségeket kínálhat a jelenleg elterjedt kezelési eljárásra, az úgynevezett mély agyi stimulációra.
Ez utóbbi magában foglalja beültetett elektródák használatát az agy meghatározott régióinak elektromos stimulálására. Ez a technika az elektródák nagyon pontos elhelyezésére támaszkodik, amelyek a környező idegsejtek nagy számát gerjesztik, típusuktól függetlenül.
Az optogenetikai technikák ezzel szemben lehetőséget kínálnak egy adott típusú idegsejtek szelektív gerjesztésére. Ezenkívül a legújabb lézertechnológia lehetővé teszi a sugár pontos pontos elhelyezését, ami azt jelenti, hogy már nem lehet szükség fém elektródák beültetésére az agyba.
Még a szív is kaphat optogenetikai javítást a szívritmus rendellenességeinek kijavítására. Megfelelő rodopszinek bejuttatásával a sinus csomópontba, más néven a szív természetes pacemakereként, az összehúzódások sebessége könnyű impulzusokkal szabályozható a test natív mechanizmusa segítségével.
Ha azonban a rodopszinek beültetésre kerülnek a kardiomiocitákba - a szívizom alkotó sejtjeibe -, akkor a pulzusszám közvetlenül szabályozható. Ez az alapelv az optogenetikus pacemakerek mögött, amelyek jelenleg fejlesztés alatt állnak.
Az optogenetika vitathatatlanul segíthet a motoros működés helyreállításában bénult betegeknél. Ez magában foglalja a fény használatát a módosított motoros idegsejtek aktiválásához, ami viszont izomösszehúzódásokat vált ki.
Egy másik lehetséges megoldás az lenne, ha maguk az izomsejtek módosulnának, majd a rajtuk lévő fényt használnák összehúzódások előállítására. Ebben a beállításban felvehetnénk az agyban azokat a jeleket, amelyek például a fegyver hajlításához társulnak, és válaszolhatunk az érintett izmok megvilágításával, a fegyver hajlításával.
Az ilyen jellegű kísérletek ma már csak modellszervezeteken, például egereken és halakon végeznek. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy vírusokat kell használni a rodopszinek - a módszer középpontjában álló fehérjék - sejtekbe történő bejuttatásához.
A vírus hordozza a sejtben egy bizonyos fehérjét kódoló gént, amely aztán megkezdi a fehérje termelését. Ezt a génterápiának nevezett eljárást szigorúan szabályozzák vagy sok országban tiltják.
Remélhetőleg a most folyamatban lévő kísérletek enyhítik azt a szorongást, amelyet a betegek úgy éreznek, hogy idegen gének kerülnek a testükbe. A technológia nagyon biztonságos, és most engedély megszerzéséről van szó ezen fehérje-felszabadítási módszerek széles körű alkalmazására.
„Kétségtelen, hogy az optogenetikát végül fel lehet használni az emberi test hibás szerveinek helyreállítására. És a génterápia lehetővé teszi számunkra, hogy ezt teljesen nem invazív módon végezzük. ”- mondja Vitalij Sevcsenko, a membránfehérjék fejlett tanulmányainak laboratóriuma, a MIPT. "Kívánt esetben akár testünket is javíthatnánk úgy, hogy egyes részeiket hatékonyabb alkatrészekkel cseréljük ki!"
Vitalij Sevcsenkóról
Vitalij Sevcsenko a MIPT Membránfehérjék Haladó Tanulmányainak Laboratóriumának kutatója. Jövőre és a Forschungszentrum Jülich vendégkutatója.