Оптогенетика: светлина контролира мозъчната активност

Учените от Масачузетския технологичен институт разработиха неинвазивна технология за контрол на активността на невроните със светлинни лъчи с помощта на светочувствителна белтъчна молекула.

Оптогенетиката е технология, позволяваща на учените да контролират мозъка със светлинни лъчи, които, попадайки върху светочувствителните белтъци, са способни да потиснат или стимулират електрическите сигнали в клетките.

Досега обаче използването на оптогенетиката беше силно ограничено, тъй като източникът на светлина трябваше предварително да е имплантиран в мозъка.

Изследователите са успели да разработят първата светочувствителна молекула, която потиска активността на невроните с помощта на външен светлинен лъч.

Новата технология позволява да се контролират мозъчните клетки отвън, без да се прибягва до имплантиране. С новата белтъчна молекула, известна с името Jaws, може да се въздейства на достатъчно голям обем мозъчна тъкан.

Досега за подобни изследвания специалистите генетично изменяха невроните, карайки ги да произвеждат светочувствителни белтъци – опсини, с чиято помощ може да се контролира потокът йони, преминаващи през клетките. След това в мозъка се въвеждаше светодиод, чрез който учените можеха да въздействат върху избрани неврони.

Специалистите от Масачузетския технологичен институт начело с Ед Бойден са решили да разработят белтъчни молекули на основата на светочувствителни бактерии, като Haloarcula marismortui и Haloarcula vallismortis, които реагират на червена светлина. Но произведеният от тях електрически сигнал е недостатъчно силен, за да контролира активността на невроните.

С мутация на белтъчните клетки на тези молекули учените успели да получат опсина Jaws, който реагира на червена светлина и едновременно генерира електрически ток с достатъчна мощност, за да манипулира невроните. Jaws позволил на изследователите да потиснат активността на невроните при мишки, облъчвайки главите им със светлина.

Такава неинвазивна процедура може да открие широко пътя на оптогенетиката за лечение на пациенти от епилепсия и други неврологични заболявания.