Was ist Optogenetik?
Optogenetik ist die Kontrolle der Zellwirkung unter Verwendung einer Kombination von genetischen und optischen Techniken. Diese Methode begann mit der Entdeckung von Biochemikalien, die zelluläre Reaktionen erzeugen, wenn sie Licht ausgesetzt waren. Durch die Isolierung der Gene, die für diese Proteine kodieren, verwenden Wissenschaftler sie, um Lichtreaktionen in anderen lebenden Zellen zu stimulieren. Das aus Optogenetik gewonnene Wissen bietet Forschern einen größeren Einblick in verschiedene Krankheitsverfahren. Diese Proteine verursachten eine Intertaktion zwischen Zellen, wenn sie bestimmten Lichtwellenlängen ausgesetzt waren. Diese Proteine, die allgemein als G-Proteine bezeichnet werden, werden von einer Gruppe von Genen kodiert, die als Opsinen bekannt sind. In dieser Zeit stellten die Forscher fest, dass Bakteriorhodopsiner auf grünes Licht reagieren. Weitere Untersuchungen entdeckten andere Mitglieder der Opsin -Familie, einschließlich ChannelRhodopsin und HalorhodopSünde.
Während des Jahrzehnts 2000 bis 2010 stellten Neurowissenschaftler fest, dass es möglich ist, Opsin -Gene zu extrahieren und sie in andere lebende Zellen einzufügen, die dann dieselbe Photoempfindlichkeit erwerben. Eine der ursprünglich verwendeten Methoden bestand darin, Opsin -Gene zu entfernen, sie mit einem gutartigen Virus zu kombinieren und sie in lebende Neuronen in einer Petrischale einzuführen. Wenn die injizierten Zellen grünem Lichtimpulsen ausgesetzt waren, reagierten die Neuronen, indem sie Ionenkanäle öffnen. Mit geöffneten Kanälen erhielten die Zellen einen Zustrom von Ionen, der einen elektrischen Strom zum Fluss verursachte und die Kommunikation mit einem anderen Neuron initiierte. Wissenschaftler entdeckten, dass andere G-Proteine auf unterschiedliche Lichtfarben reagieren und Calciumionenkanäle und Epinephrinfreisetzung hemmen oder verbessern.
Forschung führte schließlich von der Anwendung der Optogenetik auf eine kleine Gruppe lebender Zellen bis zur Verwendung lebender Säugetierpersonen. Durch Einführung des OpsiN Gene in das Gehirn von Mäusen, die Zellen begannen, die G-Proteine zu produzieren. Mit diesen G-Proteinen und Glasfasern konnten Wissenschaftler die Rate des Neuronenfeuers kontrollieren. Sie entwickelten auch eine Methode zur Umwandlung einer kleinen Glasfaser in eine Elektrode, um eine elektrische Anzeige der zellulären Aktivität bereitzustellen. Mit dieser Schnittstelle zwischen Gehirn und Computer können Forscher bestimmte Zellengruppen überall im Gehirn bewerten und regulieren.
Durch Kombination der Magnetresonanztomographie (MRT) und der Optogenetik können Forscher neuronale Aktivitäten und Wege innerhalb des Gehirns kartieren. Durch die Erforschung der Feinheiten der neurologischen Funktion erlangen die Ärzte ein besseres Verständnis dafür, was eine normale und abnormale Gehirnaktivität ausmacht. Im Gegensatz zu Medikamenten und Elektrotherapie ermöglicht die Optogenetik die Regulation bestimmter Zellen und Wege. Das Wissen und die Technologie, die aus der Optogenetik erhalten wurden>