Hvad er optogenetik?

Optogenetik er kontrol af cellehandling ved hjælp af en kombination af genetiske og optiske teknikker.Denne metode begyndte med opdagelsen af biokemikalier, der producerer cellulære responser, når de udsættes for lys.Ved at isolere generne, der koder for disse proteiner, bruger forskere dem til at stimulere lette responser i andre levende celler.Den viden, der er opnået fra optogenetik, giver forskere større indsigt i forskellige sygdomsprocesser.

I 1970'erne opdagede forskere, at visse organismer producerer proteiner, der kontrollerer de elektriske ladninger, der normalt passerer over cellulære membraner.Disse proteiner forårsagede sammenhæng mellem celler, når de blev udsat for visse bølgelængder af lys.Disse proteiner, der ofte benævnes G-proteiner, kodes af en gruppe af gener kendt som opsins.I løbet af denne tid fandt forskere, at bakteriorhodopsins reagerer på grønt lys.Yderligere forskning opdagede andre medlemmer af Opsin -familien, herunder ChannelRhodopsin og Halorhodopsin.

I løbet af årtiet 2000 til 2010 fandt neurovidenskabsmænd, at det er muligt at udtrække opsin -gener og indsætte dem i andre levende celler, som derefter får den samme fotosensitivitet.En af metoderne, der oprindeligt blev anvendt, involverede at fjerne opsin -gener, kombinere dem med en godartet virus og indsætte dem i levende neuroner i en petriskål.Da de injicerede celler blev udsat for pulser af grønt lys, reagerede neuronerne ved at åbne ionkanaler.Da kanalerne er åbne, modtog cellerne en tilstrømning af ioner, der fik en elektrisk strøm til at flyde, hvilket indledte kommunikation med en anden neuron.Forskere opdagede, at andre G-proteiner reagerer på forskellige lyse farver, der hæmmer eller forbedrer calciumionkanaler og epinephrinfrigivelse.

Forskning gik til sidst frem fra anvendelse af optogenetik til en lille gruppe levende celler til at bruge levende pattedyrpersoner.Ved at introducere opsingenerne i musens hjerner begyndte cellerne at producere G-proteinerne.Med disse G-proteiner og fiberoptik var forskere i stand til at kontrollere frekvensen af neuronfyring.De udviklede også en metode til konvertering af en lille optisk fiber til en elektrode for at tilvejebringe en elektrisk aflæsning af cellulær aktivitet.Denne hjerne-computer-grænseflade giver forskere mulighed for at evaluere og regulere specifikke grupper af celler overalt i hjernen.

Ved at kombinere magnetisk resonansafbildning (MRI) og optogenetik er forskere i stand til at kortlægge neurale aktiviteter og veje i hjernen.Ved at udforske vanskelighederne ved neurologisk funktion får læger en bedre forståelse af, hvad der udgør normal og unormal hjerneaktivitet.I modsætning til medicin og elektroterapi tillader optogenetik regulering af specifikke celler og veje.Den viden og teknologi, der er opnået fra optogenetik, tillader også kontrol af funktionen af hjerteceller, lymfocytter og insulinudskillende pancreasceller.