Vad är optogenetik?

Optogenetik är kontrollen av cellverkan med hjälp av en kombination av genetiska och optiska tekniker.Denna metod började med upptäckten av biokemikalier som ger cellulära svar när de utsätts för ljus.Genom att isolera generna som kodar för dessa proteiner använder forskare dem för att stimulera ljussvar i andra levande celler.Den kunskap som erhållits från optogenetik ger forskare större insikt i olika sjukdomsprocesser.

På 1970 -talet upptäckte forskare att vissa organismer producerar proteiner som kontrollerar de elektriska laddningarna som normalt passerar över cellmembran.Dessa proteiner orsakade intertaktion mellan celler när de utsätts för vissa våglängder av ljus.Dessa proteiner, ofta kallade G-proteiner, kodas av en grupp gener som kallas OPINS.Under denna tid fann forskare att bakteriorhodopsiner svarar på grönt ljus.Ytterligare forskning upptäckte andra medlemmar av Opsin -familjen, inklusive Channelrhodopsin och Halorhodopsin.

Under decenniet 2000 till 2010 fann neurovetenskapsmän att det är möjligt att extrahera opsingener och sätta in dem i andra levande celler, som sedan får samma fotokänslighet.En av de metoder som ursprungligen använts involverade att ta bort opsingener, kombinera dem med ett godartat virus och infoga dem i levande neuroner i en petriskål.När de injicerade cellerna exponerades för pulser av grönt ljus, svarade neuronerna genom att öppna jonkanaler.När kanalerna öppna fick cellerna ett tillströmning av joner som fick en elektrisk ström att flyta, och inledde kommunikation med en annan neuron.Forskare upptäckte att andra G-proteiner svarar på olika ljusa färger, hämmar eller förbättrar kalciumjonkanaler och epinefrinfrisättning.

Forskning fortsatte så småningom från att tillämpa optogenetik till en liten grupp levande celler till att använda levande däggdjur.Genom att introducera opsingenerna i hjärnan hos möss började cellerna producera G-proteinerna.Med dessa G-proteiner och fiberoptik kunde forskare kontrollera hastigheten för neuronbränning.De utvecklade också en metod för att konvertera en liten optisk fiber till en elektrod för att ge en elektrisk avläsning av cellulär aktivitet.Denna hjärndatorgränssnitt gör det möjligt för forskare att utvärdera och reglera specifika grupper av celler var som helst i hjärnan.

Genom att kombinera magnetisk resonansavbildning (MRI) och optogenetik kan forskare kartlägga neurala aktiviteter och vägar i hjärnan.Genom att utforska komplikationerna med neurologisk funktion får läkare en bättre förståelse för vad som utgör normal och onormal hjärnaktivitet.Till skillnad från mediciner och elektroterapi möjliggör optogenetik reglering av specifika celler och vägar.Kunskapen och tekniken som erhållits från optogenetik möjliggör också kontroll av funktionen av hjärtceller, lymfocyter och insulinutsöndring av bukspottkörtelceller.