Cos'è l'optogenetica?

Optogenics è il controllo dell'azione cellulare usando una combinazione di tecniche genetiche e ottiche.Questo metodo è iniziato con la scoperta di biochimici che producono risposte cellulari se esposte alla luce.Isolando i geni che codificano per queste proteine, gli scienziati li usano per stimolare le risposte della luce in altre cellule viventi.Le conoscenze acquisite da Optogenics forniscono ai ricercatori maggiori informazioni su vari processi patologici.

Negli anni '70, gli scienziati hanno scoperto che alcuni organismi producono proteine che controllano le cariche elettriche che normalmente passano attraverso le membrane cellulari.Queste proteine hanno causato l'intertazione tra le cellule se esposte a determinate lunghezze d'onda della luce.Queste proteine, comunemente denominate proteine G, sono codificate da un gruppo di geni noti come opsine.Durante questo periodo, i ricercatori hanno scoperto che le bacteriodopsine rispondono alla luce verde.Ulteriori ricerche hanno scoperto altri membri della famiglia Opsin, tra cui ChannelRhodopsin e Halorhodopsin.

Durante il decennio 2000-2010, i neuroscienziati hanno scoperto che è possibile estrarre i geni opsin e inserirli in altre cellule viventi, che acquisiscono quindi la stessa fotosensibilità.Uno dei metodi inizialmente utilizzati prevedeva la rimozione di geni opsin, combinandoli con un virus benigno e inserendoli in neuroni vivi in una piastra di Petri.Quando le cellule iniettate sono state esposte a impulsi di luce verde, i neuroni hanno risposto aprendo i canali ionici.Con i canali aperti, le celle hanno ricevuto un afflusso di ioni che ha causato il flusso di una corrente elettrica, iniziando la comunicazione con un altro neurone.Gli scienziati hanno scoperto che altre proteine G rispondono a diversi colori chiari, inibendo o migliorando i canali ionici di calcio e il rilascio di epinefrina.

La ricerca è passata dall'applicazione dell'optogenetica a un piccolo gruppo di cellule vive all'utilizzo di soggetti mammiferi vivi.Introducendo i geni opsin nel cervello dei topi, le cellule hanno iniziato a produrre le proteine G.Con queste proteine G e le fibre ottiche, gli scienziati sono stati in grado di controllare il tasso di sparo dei neuroni.Hanno anche sviluppato un metodo per convertire una piccola fibra ottica in un elettrodo per fornire una lettura elettrica dell'attività cellulare.Questa interfaccia del cerebrale consente ai ricercatori di valutare e regolare specifici gruppi di cellule ovunque nel cervello.

combinando imaging a risonanza magnetica (MRI) e optogenetica, i ricercatori sono in grado di mappare le attività neurali e i percorsi all'interno del cervello.Esplorando le complessità della funzione neurologica, i medici acquisiscono una migliore comprensione di ciò che costituisce un'attività cerebrale normale e anormale.A differenza dei farmaci e dell'elettroterapia, Optogenics consente la regolazione di cellule e percorsi specifici.La conoscenza e la tecnologia ottenute dall'optogenetica consentono anche il controllo della funzione delle cellule cardiache, dei linfociti e delle cellule pancreatiche che secretano l'insulina.