Оптогенетика

Оптогенетика как перспективная область знаний

Экспрессия этих каналов происходит с помощью методов генной инженерии и в последующем ингибирует нейроны и нервные сети. При этом используются:

• лазеры;
• оптоволокно.

Кроме того, для реализации подобных методов используют различную оптическую аппаратуру. Как отдельная область знаний оптогенетика появилась в 2005 году. Первый опсин, который был использован – родопсин 2.

Эти инновационные методы обладают определенными преимуществами, к которым относят:

• появление возможностей высокоселективной активации;
• разработка механизмов подавления конкретных нейрональных связей.

Указанные тенденции открывают новые существенные возможности в терапии таких болезней, как болезнь Паркинсона, тревожность, эпилепсия, депрессия.

Основные достижения оптогенетики

Недавно были отмечены исследования, согласно которым у мышей при помощи света вызывали определенные воспоминания и придавали им новый смысл. В центре внимания такого опыта находится реакция страха на электрический шок, которая была испытана животным ранее.

В ходе подобных опытов было признано, что родопсины микробов признали удачным инструментом для создания светочувствительных клеток. Но при этом становится вопрос о том, что многие родопсины микробов используют для лечения наследственных заболеваний, например, пигментного ретинита, связанного с дегенерацией клеток глазной сетчатки.

Это заболевание прогрессирует потерю зрения и не имеет эффективных способов лечения. При этом значительная часть случаев подобной болезни связана именно с нарушением гена, который кодирует родопсин. Такой ген является важным для работы двух типов клеток – рецепторов, которые находятся в сетчатке. К ним относят:

• палочки, которые не обладают способностью к цветовому зрению,
• колбочки, рецепторы, обеспечивающие цветовое восприятие.

Многие исследователи пытаются найти ответ на вопрос: «Можно ли заменить неработающий родопсин на родопсин архебактерий?». Методы генетической инженерии и оптогенетики сегодня постоянно совершенствуются и ведется разработка микробных родопсинов для улучшения работы внутри клеток млекопитающих организмов.

Перенос таких методов лечения на человека является не простым шагом, так как в нем используются вирусы, которые требуют многих дополнительных экспериментов, чтобы обосновать безвредность данной технологии для всех людей. Но при этом в изолированных клетках сетчатки глаза данный белок действует в полной мере. Это позволяет говорить о перспективах данного метода. Например, если клетки, пострадавшие при нейродегенеративном заболевании, сделать светочувствительными, их работу можно вновь запустить, облучая светом. Восстановление светочувствительности решает проблемы снижения зрения человека под воздействием различных внешних и внутренних причин.

Сегодня оптогенетика концентрирует внимание не только на нейронах. В наши дни оптогенетика включает в себя все методы, которые позволяют активизировать какое – то действие светом, если этот процесс базируется на методах генной инженерии. Сегодня создаются системы, при которых свет управляет генетической активностью и может включить работу тех или иных белков, а также запустить клеточную гибель достаточно быстрыми темпами.

Такой метод можно использовать не только для убийства целых клеток. С помощью различных методов генетические методы позволяют генерировать активные методы кислорода в таких количествах, чтобы включить в состав любого клеточного белка. При этом свет вызывает инактивацию всех белков в клетке, чтобы судить об их функциях.

Также в рамках оптогенетики появляется перспективное направление, которое обеспечивает изучение процесса целенаправленной доставки светочувствительных молекул в места возникновения раковых опухолей для того, чтобы их эффективно уничтожать. Следует отметить тот факт, что идея управления клетками с помощью света была сформулирована задолго до появления оптогенетики. Но для того, чтобы реализовать ее в полной мере необходимо было развивать несколько областей научных знаний.

Оптогенетика является перспективной областью знаний еще и потому, что она позволяет решить проблемы протезирования сетчатки или хотя бы ганглиозных клеток. Отсюда следует целесообразность, по крайней мере, двух стратегий протезирования дегенеративной сетчатки: техническая и биологическая.

Перспективным методом оптогенетики является техническое протезирование.

Техническое протезирование легло в основу решения многих проблем медицинского характера: лечение заболеваний зрительного анализатора, проблемы формирования межнейронной связи.

Но при этом вся перспектива предложенных методов перекрывается несколькими нерешенными проблемами, к которым относят: выработку биологической совместимости клеток, предотвращение клеточного отторжения.

Интенсивные попытки создания из стволовых клеток новых фоторецепторных клеток продвигаются все более успешно. Однако следует отметить тот факт, что молекулярные механизмы обеспечили строго направленную клеточную дифференцировку.

Оптогенетические методы позволяют разработать способ содействия ганглиозных клеток изнутри. Процесс физиологического возбуждения или торможения нервных клеток осуществляется с помощью генетически внедренных в их плазматическую мембрану специализированных светочувствительных каналов или иных онтогенетических инструментов.

Таким образом, оптогенетика является междисциплинарной областью знаний, которая зародилась недавно, но при этом уже внесла существенный вклад в решение многих практических и теоретических задач.