Оптогенетика как область знаний и ее достижения

Оптогенетика как область знаний

Экспрессия этих каналов осуществляется при помощи методов генной инженерии, а позже ингибирует нейроны и нервные сети. В этом случае применяются лазеры и оптоволокно.

Чтобы реализовать такие методы, также используется разнообразная оптическая аппаратура. Оптогенетика стала отдельной областью знаний лишь в 2005 году. Первым использованным опсином был родопсин 2.

У выделенных инновационных методов есть определенные преимущества, среди которых:

• возможность высоко селективной активации;
• разработка механизмов, подавляющих конкретные нейрональные связи.

Такие тенденции положительно сказываются на возможностях в терапии таких заболеваний как болезнь Паркинсона, эпилепсия, депрессия и тревожность.

Достижения оптогенетики

Совсем недавние исследования на мышах показали, что при помощи света у них можно вызвать определенные воспоминания и придать им новый смысл. Основа такого опыта — страх электрического шока, которую животные испытывали раньше.

К примеру, пигментного ретинита: он связан с дегенерацией клеток глазной сетчатки. Течение заболевания приводит к потере зрения, а эффективных способов его лечения нет. Большая часть случаев этого заболевания — результат нарушения гена, кодирующего родопсин. Этот ген крайне важен для работы двух типов клеток-рецепторов, находящихся в сетчатке:

• палочек, у которых отсутствует способность к цветовому зрению;
• колбочки, которые представляют собой рецепторы, обеспечивающие восприятие цвета.

Большинство последних исследований сводятся к тому, чтобы найти ответ на вопрос, может ли родопсин архебактерий заменить неработающий родопсин. Методы генной инженерии и оптогенетики как раз и пытаются дать ответ. Разрабатываются микробные родопсины, способные улучшить работу внутри клеток млекопитающих.

Такие методы лечения все еще не переносят на человека: в них используются вирусы, требующие дополнительных исследований. Должна быть обоснована безвредность этих вирусов для организма человека. Важно отметить, что в изолированных клетках сетчатки глаза этот белок действует в полной мере — это указывает на перспективность метода.

Если сделать светочувствительными пострадавшие при нейродегенеративном заболевании клетки, то их работа может быть восстановлена — в результате облучения светом. Восстановление светочувствительности может позволить устранить проблемы, связанные со снижением зрения под влиянием различных внешних и внутренних причин.

Сегодня основной объект изучения оптогенетики — не только нейроны. В оптогенетику входят все методы, позволяющие активизировать любое действие светом — в случае базирования этого процесса на методах генной инженерии. В наше время создаются системы, в которых свет отвечает за управление генетической активностью, включение тех или иных белков и быстрый запуск клеточной гибели.

Этот метод используется не только в случаях убийства целых клеток. С помощью генетических методов осуществляется генерирование активных методов кислорода в количестве, достаточном для включения в состав любого клеточного белка. Свет становится причиной инактивации белков в клетке (это позволяет судить об их функциях).

В оптогенетике также выделяется перспективное направление, благодаря которому изучается процесс целенаправленной доставки светочувствительных молекул в места, где возникают раковые опухоли. Эти молекулы уничтожают раковые опухоли.

На перспективность оптогенетики как области знаний указывает и то, что дает возможность решить проблемы протезирования сетчатки (или только ганглиозных клеток). Так становится очевидной целесообразность 2 стратегий протезирования дегенеративной сетчатки:

1. Технической.
2. Биологической.

Один из перспективных методов оптогенетики — техническое протезирование.

Техническое протезирование стало основой в решении многих медицинских проблем вроде лечение заболеваний зрительного анализатора, формирования межнейронной связи.

Но перспективность методов несколько омрачается следующими проблемами: выработкой биологической совместимости клеток, предотвращением клеточного отторжения.

Все успешнее становятся попытки создать из стволовых клеток новые фоторецепторные клетки. При этом молекулярные механизмы позволили говорить о строго направленной клеточной дифференцировке.

Благодаря оптогенетическим методам разрабатывается способ содействия ганглиозных клеток изнутри. При помощи генетически внедренных в плазматическую мембрану нервных клеток специализированных светочувствительных каналов (или других отногенетических инструментов) осуществляется процесс физиологического возбуждения или торможения нервных клеток.

Из всего этого следует, что оптогенетика — междисциплинарная область знаний, появившаяся недавно и внесшая уже большой вклад в решение множества теоретических и практических задач.