Ankieta:

Czy chiałabyś/ chciałbyś żeby Twoje składki wpływały na Twoje prywatne subkonto, którym mogłabyś/ mogłbyś dysponować w czasie leczenia, choroby?

Optogenetyka-jak można leczyć światłem?

Ta metoda leczenia wydaje się żywcem wyjęta ze science-fiction, ale to już rzeczywistość. Światłoczułe białka pod wpływem światła mogą aktywować pewne neurony w mózgu dla osiągnięcia leczniczego efektu. Czy wiesz, że światło może wyleczyć nawet chorobę alkoholową?

Mózg, czyli swoiste „centrum dowodzenia” ciała człowieka to bardzo złożona strukturakażdy jego obszar odpowiada za inną aktywność organizmu. Pobudzenie poszczególnych części może wpłynąć na określone zjawisko. Możemy zatem próbować kontrolować wybrane regiony mózgu dla pożądanego efektu, na przykład wzbudzenia lub osłabienia wybranej czynności.

Ale w jaki sposób dotrzeć do ściśle określonego fragmentu mózgu, pozostawiając resztę w spokoju? Neurobiolodzy głowili się nad tym przez dziesięciolecia. Tradycyjnie wykorzystywanymi do kontrolowania mózgu i jego funkcji technikami były: dostarczanie środków farmakologicznych oraz stymulacja impulsami elektrycznymi. W przypadku tej drugiej techniki używano tak zwanej głębokiej stymulacji mózgu (deep brain stimulation, DBS). Polega ona na umieszczeniu w mózgu stymulatora, który następnie przesyła impulsy do wybranych części mózgu. Technika stymulacji nie jest zbyt dokładna–impulsy docierają zwykle do wielu obszarów mózgu i ich neuronów, nie tylko do tych, do których docelowo miały być skierowane.

Wadami obarczona jest także metoda farmakologiczna–środki nie docierają do odpowiednich miejsc mózgu wystarczająco szybko.

W 1979 roku Francis Crick, odkrywca struktury molekularnej DNA, zaproponował, by wykorzystać w celu selektywnej kontroli nad neuronami światło. Nauka musiała jednak czekać kilkadziesiąt lat, by stało się to możliwe. Rozwiązaniem okazała się tak zwana optogenetyka.

Optogenetyka to nowoczesna technika, która polega na pobudzaniu określonych obszarów mózgu za pomocą światła. Wykorzystuje ona wrażliwość na światło neuronów, czyli komórek organizmu, przewodzących informacje w formie sygnału elektrycznego. Z neuronów składa się układ nerwowy, w tym mózgowie. Kiedy neurony stają się wrażliwe na światło, można kontrolować ich aktywność dla określonych celów.

Aby neurony stały się światłoczułe, należy wprowadzić do nich specjalny gen. Taki gen koduje wrażliwe na światło białko. Białka owe, które powstają na błonie komórkowej, reagują na światło o konkretnej długości. Emitując w ich stronę światło, można więc wywołać aktywację lub inhibicję (spowolnienie reakcji) wybranego zjawiska, za które odpowiadają dane neurony.

W optogenetyce wykorzystuje się najczęściej trzy światłoczułe białkaopsyny ChR2 i VChR1 (występujące naturalnie w pewnych gatunkach glonów zielenic) oraz halorodopsynę. Te pierwsze reagują na światło niebieskie, a halorodopsyna na żółte. Bodziec świetlny powoduje napływ dodatnich jonów wodoru do komórki, co powoduje wzbudzenie potencjału elektrycznego. Geny, które kodują białka najczęściej wprowadza się do wektora wirusowego, który zostaje następnie wstrzyknięty do wybranego regionu mózgu.

Do oświetlania białek światłoczułych stosuje się przeważnie lasery oraz diody elektroluminescencyjne (LED). Lasery mają jednak przewagę nad LED-ami, ponieważ w razie konieczności można je bez problemu połączyć ze światłowodem. Wprowadzenie światłowodu do układu nerwowego umożliwia dotarcie do pożądanego obszaru mózgu i jego naświetlenie. Światłowody są na tyle niewielkie, że nie uszkadzają w żaden sposób tkanki mózgowej.

Optogenetyka umożliwia wzbudzenie tylko tych komórek, które interesują w danym momencie badacza czy lekarza. Pozostałe komórki, które nie mają światłoczułych białek na swojej błonie, nie zareagują. Optogenetyka pozwala zatem na zdecydowanie większą selektywność, niż w przypadku DBS czy technik farmakologicznych.

Do czego można wykorzystać technikę optogenetyki?
Między innymi do leczenia uzależnień. Badacze z uniwersytetu w Buffalo w Stanach Zjednoczonych zbadali jej możliwości w leczeniu alkoholizmu. Obserwowali związek pomiędzy spożywaniem alkoholu a uwalnianiem dopaminy. Jest to tak zwany neuroprzekaźnik, czyli związek chemiczny, którego cząsteczki mogą przekazywać sygnał między neuronami, a także komórkami nerwowymi a mięśniowymi i gruczołowymi. Środki uzależniające, w tym alkohol, powodują wzrost aktywności układu wytwarzającego dopaminę. Jest ona „sygnałem nagrody” w organizmie, to znaczy „odpowiada” ona na jakiś przyjemny bodziec.

Badacze z Buffalo najpierw nauczyli szczury pić alkohol, wzbudzając ich uzależnienie, a następnie wprowadzili geny kodujące białka światłoczułe do ich neuronów dopaminergicznych. Poprzez ich stymulowanie światłem uzyskano niskie i przedłużone w czasie uwalnianie dopaminy. W ten sposób szczury przestały czuć się „nagradzane” spożywaniem alkoholu. W konsekwencji zwierzęta rezygnowały z jego spożywania. Udawało się je całkowicie tego „oduczyć” nawet po zaprzestaniu stymulacji neuronów światłem szczury nie były zainteresowane alkoholem.

Dopamina odgrywa również dużą rolę w regulowaniu napięcia i koordynacji mięśni–jej niedobór występuje u osób z chorobą Parkinsona. Z tego powodu istnieje możliwość wykorzystania optogenetyki także w leczeniu tej choroby. Oczywiście nie trzeba jej stosować wyłącznie w przypadku neuronów dopaminergicznych–można za jej pośrednictwem kontrolować również inne neurony.

Na razie jednak optogenetyka wciąż jest w fazie eksperymentalnej, ale z pewnością ma przed sobą dużą przyszłość. Możliwość „włączania” i „wyłączania” obszarów mózgu odpowiedzialnych za schorzenia brzmi atrakcyjnie, ponieważ jest to metoda całkowicie bezbolesna i bezpieczna dla zdrowia. Żadna inna technika kontrolowania pracy mózgu nie jest do tego stopnia selektywna, to znaczy obejmująca wyłącznie pożądane obszary, a pozostawiająca inne w spokoju.

​Maciej Koprowicz


źródła:
1.https://pl.wikipedia.org/wiki/Optogenetyka
2.https://pl.wikipedia.org/wiki/Neuron
3.https://pl.wikipedia.org/wiki/Dopamina
4.http://neuropsychologia.org/optogenetyka-%E2%80%93-jak-przez-%C5%9Bwiat%C5%82o-regulowa%C4%87-aktywno%C5%9B%C4%87-neuron%C3%B3w
5.http://biotechnologia.pl/biotechnologia/nieinwazyjna-optogenetyka-czyli-swiatlem-w-neurony,14292
6.http://biotechnologia.pl/biotechnologia/optogenetyka-czyli-jak-swiatlem-wyleczyc-alkoholizm,13484
7.http://edukacjapodyplomowaokulisty.pl/optogenetyka/
8.http://www.neurobigos.pl/2014/08/28/optogenetyka-strachu/
9.http://kopalniawiedzy.pl/stymulacja-swiatlo-optogenetyka-alkoholizm-nadmierne-picie-gryzonie-Caroline-E-Bass,19461
10.http://marekwozniak.com.pl/2014/01/swiatlo-przeciw-alkoholizmowi/

 

  RSS
Komentarze użytkowników (0)
© 2018 Copyright by "Silni w Chorobie" Marcin Meszko
Niniejsza strona www oraz jej podstrony wraz ze wszystkimi zamieszczonymi na niej materiałami są objęte prawami własności intelektualnej Marcina Meszko, prowadzącego działalność gospodarczą pod firmą „Silni w Chorobie Marcin Meszko” z siedzibą w Toruniu. Czytaj więcej
Wyłaczajac blokowanie reklam wspierasz nasz portal i pomagasz rozwijać projekt Silniwchorobie.pl