光遺伝学とは何ですか？

othothogeneticsとは、遺伝的技術と光学技術の組み合わせを使用した細胞作用の制御です。この方法は、光にさらされたときに細胞応答を生成する生化学物質の発見から始まりました。これらのタンパク質をコードする遺伝子を分離することにより、科学者はそれらを使用して他の生細胞の光応答を刺激します。光遺伝学から得られた知識は、研究者にさまざまな疾患プロセスに対するより大きな洞察を提供します。1970年代、科学者は、特定の生物が通常、細胞膜を通過する電荷を制御するタンパク質を生成することを発見しました。これらのタンパク質は、特定の波長の光にさらされると、細胞間の相互作用を引き起こしました。一般にGタンパク質と呼ばれるこれらのタンパク質は、オプシンとして知られる遺伝子のグループによってコードされます。この間、研究者は、バクテリオロドプシンが緑色の光に反応することを発見しました。さらなる研究により、チャネルロドプシンやハロホドプシンを含むオプシンファミリーの他のメンバーが発見されました。最初に使用された方法の1つは、オプシン遺伝子を除去し、それらを良性ウイルスと組み合わせ、ペトリ皿の生きたニューロンに挿入することを含みました。注入された細胞が緑色光のパルスにさらされると、ニューロンはイオンチャネルを開くことで応答しました。チャネルが開いた状態で、セルは電流が流れる原因となったイオンの流入を受け、別のニューロンとの通信を開始しました。科学者は、他のGタンパク質が異なる光色に反応し、カルシウムイオンチャネルとエピネフリンの放出を阻害または強化することを発見しました。マウスの脳にオプシン遺伝子を導入することにより、細胞はGタンパク質を産生し始めました。これらのGタンパク質と光ファイバーにより、科学者はニューロン発火の速度を制御することができました。彼らはまた、小さな視神経繊維を電極に変換して、細胞活動の電気的読み出しを提供する方法を開発しました。この脳コンピューターのインターフェースにより、研究者は脳内のどこでも細胞の特定のグループを評価および調節することができます。神経学的機能の複雑さを調査することにより、医師は正常および異常な脳活動を構成するものをよりよく理解します。薬物や電気療法とは異なり、光遺伝学は特定の細胞と経路の調節を許可します。光遺伝学から得られた知識と技術は、心臓細胞、リンパ球、および膵臓細胞を分泌するインスリン分泌の機能の制御も可能にします。