Apa itu optogenetika?

Optogenetika adalah pengendalian aksi sel menggunakan kombinasi teknik genetik dan optik.Metode ini dimulai dengan penemuan biokimia yang menghasilkan respons seluler ketika terpapar cahaya.Dengan mengisolasi gen yang mengkode protein ini, para ilmuwan menggunakannya untuk merangsang respons cahaya di sel hidup lainnya.Pengetahuan yang diperoleh dari optogenetika memberi para peneliti wawasan yang lebih besar tentang berbagai proses penyakit.

Pada tahun 1970 -an, para ilmuwan menemukan bahwa organisme tertentu menghasilkan protein yang mengendalikan muatan listrik yang biasanya melewati membran seluler.Protein ini menyebabkan intertaksi antar sel ketika terpapar panjang gelombang cahaya tertentu.Protein-protein ini, yang biasa disebut sebagai protein G, dikodekan oleh sekelompok gen yang dikenal sebagai opsins.Selama waktu ini, para peneliti menemukan bahwa Bacteriorhodopsins merespons lampu hijau.Penelitian lebih lanjut menemukan anggota lain dari keluarga Opsin, termasuk Channelrhodopsin dan Halorhodopsin.

selama dekade 2000 hingga 2010, ahli saraf menemukan bahwa dimungkinkan untuk mengekstrak gen opsin dan memasukkannya ke dalam sel hidup lainnya, yang kemudian memperoleh fotosensitivitas yang sama.Salah satu metode yang awalnya digunakan melibatkan menghilangkan gen opsin, menggabungkannya dengan virus jinak, dan memasukkannya ke dalam neuron hidup dalam cawan Petri.Ketika sel yang disuntikkan terpapar pada pulsa lampu hijau, neuron merespons dengan membuka saluran ion.Dengan saluran terbuka, sel -sel menerima masuknya ion yang menyebabkan arus listrik mengalir, memulai komunikasi dengan neuron lain.Para ilmuwan menemukan bahwa protein G lainnya merespons warna-warna terang yang berbeda, menghambat atau meningkatkan saluran ion kalsium dan pelepasan epinefrin.

Penelitian akhirnya berkembang dari menerapkan optogenetika ke sekelompok kecil sel hidup menjadi menggunakan subjek mamalia hidup.Dengan memperkenalkan gen opsin ke dalam otak tikus, sel-sel mulai menghasilkan protein G.Dengan protein G dan serat optik ini, para ilmuwan dapat mengendalikan laju penembakan neuron.Mereka juga mengembangkan metode mengubah serat optik kecil menjadi elektroda untuk memberikan pembacaan listrik aktivitas seluler.Antarmuka otak-komputer ini memungkinkan para peneliti untuk mengevaluasi dan mengatur kelompok sel tertentu di mana saja di otak.

Dengan menggabungkan magnetic resonance imaging (MRI) dan optogenetika, para peneliti dapat memetakan aktivitas saraf dan jalur di dalam otak.Dengan mengeksplorasi seluk -beluk fungsi neurologis, dokter mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang apa yang merupakan aktivitas otak yang normal dan abnormal.Tidak seperti obat dan elektroterapi, optogenetika memungkinkan regulasi sel dan jalur tertentu.Pengetahuan dan teknologi yang diperoleh dari optogenetika juga memungkinkan kontrol fungsi sel jantung, limfosit, dan sel -sel pankreas yang mensekresi insulin.