Źródło: Thinkstock / Getty Images[/caption]Naukowcy ze Stanford University w Kalifornii opracowali metodę kontrolowania bólu za pomocą światła. Jak to działa?
Optogenetyka umożliwia sterowanie zachowaniem organizmów poprzez kontrolę aktywności wybranych neuronów za pomocą światła. Aby było to możliwe, do komórek nerwowych wprowadza się wcześniej światłoczułe białka – tzw. opsyny, które działają jak przełączniki służące do pobudzania lub hamowania procesów związanych z przekazem impulsu. W przypadki badań przeprowadzonych przez zespół prof. Karla Deisserotha i prof. Scotta Delpa ze Stanford University chodziło o impulsy bólowe.
Światłoczułe białka wprowadzono do receptorów bólu w łapkach myszy za pomocą wektora adenowirusowego (AAV6), co pozwoliło uniknąć manipulacji metodami inżynierii genetycznej. Aktywację i inhibicję białek przeprowadzono – po raz pierwszy u myszy – bez wszczepiania światłowodu (było to możliwe, ponieważ nocyreceptory usytuowane są pod samą powierzchnią skóry).
Białka, które wprowadzono do neuronów to channelorhodopsin (ChR1 i ChR2) i halorodopsyna (NpHR). Channelrhodopsin, pod wpływem niebieskiego światła, umożliwia przepływ kationów do wnętrza komórki, powodując depolaryzację błony i tym samym aktywację neuronu. Myszy które w swoich receptorach posiadały białko ChR2, pod wpływem niebieskiego światła wzdrygały się, popiskiwały lub zaczynały lizać łapkę. Oznacza to, że ich nocyreceptory zostały sztucznie pobudzone i myszy odczuwały ból, pomimo braku bodźców zewnętrznych.
Przeciwny efekt zaobserwowano u myszy, którym do neuronów wprowadzono halorodopsynę. W odpowiedzi na światło żółte białko to umożliwia przepływ anionów, powodując hiperpolaryzację błony prowadzącą do dezaktywacji neuronu. Zwierzątka z białkiem NpHR, kiedy poświecono na nie żółtym światłem, nie odczuwały dyskomfortu, pomimo iż były szczypane w łapkę. Nie reagowały również na podwyższoną temperaturę. Ich receptory bólowe zostały skutecznie wyłączone!
Teoretycznie, halorodopsyna dostarczona do nocyrepetorów, w połączeniu ze światłem o odpowiedniej długości fali, mogłaby zastąpić lek przeciwbólowy. Nie wiadomo jednak, czy stosowane światło będzie wystarczająco silne, aby dotrzeć do komórek nerwowych przez ludzką skórę, bez konieczności wszczepiania światłowodów.
Źródła: Technologyreview / Nature Biotechnology / Biotechnologia.pl
