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.

In den 1970er Jahren stellten Wissenschaftler fest, dass bestimmte Organismen Proteine produzieren, die die elektrischen Ladungen steuern, die normalerweise über Zellmembranen hinwegkommen.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, darunter ChannelRhodopsin und Halorhodopsin.Eine der zunächst angewendeten 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 Licht impulse ausgesetzt waren, reagierten die Neuronen durch Öffnen von Ionenkanälen.Bei offenen Kanälen erhielten die Zellen einen Ionen -Zustrom, der einen elektrischen Strom zum Fluss verursachte und die Kommunikation mit einem anderen Neuron initiierte.Wissenschaftler stellten fest, dass andere G-Proteine auf verschiedene Lichtfarben reagieren und Calciumionenkanäle und Epinephrinfreisetzung inhibierten oder verbessern.Durch die Einführung der Opsin-Gene in das Gehirn von Mäusen begannen die Zellen 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 Komputer können Forscher bestimmte Zellengruppen überall im Gehirn bewerten und regulieren.

Durch Kombination der Magnetresonanztomographie (MRT) und der Optogenetik können Forscher die neuronalen Aktivitäten und Wege im Gehirn abbilden.Durch die Untersuchung 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 spezifischer Zellen und Wege.Das Wissen und die Technologie der Optogenetik ermöglichen auch die Kontrolle der Funktion von Herzzellen, Lymphozyten und Insulin, die Pankreaszellen sekretieren.