Optogenetic là gì?

Optogenetic là việc kiểm soát hành động tế bào bằng cách sử dụng kết hợp các kỹ thuật di truyền và quang học.Phương pháp này bắt đầu với việc phát hiện ra các sinh hóa tạo ra phản ứng tế bào khi tiếp xúc với ánh sáng.Bằng cách cô lập các gen mã hóa cho các protein này, các nhà khoa học sử dụng chúng để kích thích phản ứng ánh sáng trong các tế bào sống khác.Kiến thức thu được từ optogenetic cung cấp cho các nhà nghiên cứu cái nhìn sâu sắc hơn về các quá trình bệnh khác nhau. Vào những năm 1970, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng một số sinh vật tạo ra protein kiểm soát các điện tích thường đi qua màng tế bào.Những protein này gây ra sự tương tác giữa các tế bào khi tiếp xúc với một số bước sóng ánh sáng nhất định.Những protein này, thường được gọi là G-protein, được mã hóa bởi một nhóm các gen được gọi là opsin.Trong thời gian này, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng Bacteriorhodopsin phản ứng với ánh sáng xanh.Nghiên cứu sâu hơn đã phát hiện ra các thành viên khác trong gia đình Opsin, bao gồm Channelrhodopsin và Halorhodopsin. Trong thập kỷ 2000 đến 2010, các nhà thần kinh học cho thấy có thể trích xuất gen opsin và đưa chúng vào các tế bào sống khác, sau đó có được độ nhạy tương tự.Một trong những phương pháp ban đầu được sử dụng liên quan đến việc loại bỏ các gen opsin, kết hợp chúng với một loại virus lành tính và chèn chúng vào các tế bào thần kinh sống trong một đĩa petri.Khi các tế bào được tiêm được tiếp xúc với các xung ánh sáng xanh, các tế bào thần kinh đã phản ứng bằng cách mở các kênh ion.Với các kênh mở, các tế bào đã nhận được một dòng các ion khiến dòng điện chảy, bắt đầu giao tiếp với một tế bào thần kinh khác.Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng các-protein G khác đáp ứng với các màu sáng khác nhau, ức chế hoặc tăng cường các kênh ion canxi và giải phóng epinephrine. Nghiên cứu cuối cùng đã tiến triển từ việc áp dụng optogenetic vào một nhóm nhỏ các tế bào sống để sử dụng các đối tượng động vật có vú sống.Bằng cách đưa các gen opsin vào não của chuột, các tế bào bắt đầu sản xuất các protein G.Với các-protein G và quang học sợi này, các nhà khoa học đã có thể kiểm soát tốc độ bắn nơ-ron.Họ cũng đã phát triển một phương pháp chuyển đổi một sợi quang nhỏ thành một điện cực để cung cấp khả năng đọc điện của hoạt động di động.Giao diện máy tính não này cho phép các nhà nghiên cứu đánh giá và điều chỉnh các nhóm tế bào cụ thể ở bất cứ đâu trong não. Bằng cách kết hợp hình ảnh cộng hưởng từ (MRI) và optogenetic, các nhà nghiên cứu có thể ánh xạ các hoạt động thần kinh và con đường trong não.Bằng cách khám phá sự phức tạp của chức năng thần kinh, các bác sĩ hiểu rõ hơn về những gì cấu thành hoạt động não bình thường và bất thường.Không giống như thuốc và điện trị liệu, optogenetic cho phép điều chỉnh các tế bào và con đường cụ thể.Kiến thức và công nghệ thu được từ optogenetic cũng cho phép kiểm soát chức năng của các tế bào tim, tế bào lympho và insulin tiết ra các tế bào tuyến tụy.