¿Qué es la optogenética?
Optogenética es el control de la acción celular utilizando una combinación de técnicas genéticas y ópticas. Este método comenzó con el descubrimiento de bioquímicos que producen respuestas celulares cuando se exponen a la luz. Al aislar los genes que codifican estas proteínas, los científicos los usan para estimular las respuestas de la luz en otras células vivas. El conocimiento obtenido de la optogenética proporciona a los investigadores una mayor visión de varios procesos de enfermedades.
En la década de 1970, los científicos descubrieron que ciertos organismos producen proteínas que controlan las cargas eléctricas que normalmente pasan a través de las membranas celulares. Estas proteínas causaron intertacción entre las células cuando se expusieron a ciertas longitudes de onda de la luz. Estas proteínas, comúnmente denominadas proteínas G, están codificadas por un grupo de genes conocidos como Opsins. Durante este tiempo, los investigadores encontraron que las bacteriolas responden a la luz verde. La investigación adicional descubrió a otros miembros de la familia Opsin, incluidos Channelrhodopsin y Halorhodoppecado
Durante la década de 2000 a 2010, los neurocientíficos encontraron que es posible extraer genes de opsina e insertarlos en otras células vivas, lo que luego adquiere la misma fotosensibilidad. Uno de los métodos utilizados inicialmente implicaba eliminar los genes de la opsina, combinarlos con un virus benigno e insertarlos en neuronas vivas en una placa de Petri. Cuando las células inyectadas se expusieron a pulsos de luz verde, las neuronas respondieron abriendo canales de iones. Con los canales abiertos, las células recibieron una afluencia de iones que causaron fluir una corriente eléctrica, iniciando la comunicación con otra neurona. Los científicos descubrieron que otras proteínas G responden a diferentes colores de luz, inhibiendo o mejorando los canales de iones de calcio y la liberación de epinefrina.
La investigación eventualmente progresó de aplicar la optogenética a un pequeño grupo de células vivas al uso de sujetos de mamíferos vivos. Al presentar el OPSIN genes en el cerebro de los ratones, las células comenzaron a producir las proteínas G. Con estas proteínas G y fibra óptica, los científicos pudieron controlar la tasa de disparo de neuronas. También desarrollaron un método para convertir una pequeña fibra óptica en un electrodo para proporcionar una lectura eléctrica de la actividad celular. Esta interfaz de computadora cerebral permite a los investigadores evaluar y regular grupos específicos de células en cualquier parte del cerebro.
Al combinar imágenes de resonancia magnética (MRI) y optogenética, los investigadores pueden mapear actividades y vías neurales dentro del cerebro. Al explorar las complejidades de la función neurológica, los médicos obtienen una mejor comprensión de lo que constituye una actividad cerebral normal y anormal. A diferencia de los medicamentos y la electroterapia, la optogenética permite la regulación de células y vías específicas. El conocimiento y la tecnología obtenidos de Optogenética también permiten el control de la función de células cardíacas, linfocitos y células pancreáticas que secretan insulina.