Attuali ed applicazioni future di Optogenetics

By Keynote ContributorVitaly ShevchenkoResearcher, Laboratory for Advanced Studies of
Membrane Proteins
Moscow Institute of Physics and Technology

Prodotto da James Ives, MPsych

Optogenetics è la scienza di usando l'indicatore luminoso per gestire il comportamento delle celle. È uno dei campi più in piena evoluzione della ricerca applicata. Le tecniche di Optogenetic permettono al controllo delle celle elettricamente eccitabili quali il muscolo o le cellule nervose.

Per rendere un neurone sensibile ad indicatore luminoso, è equipaggiato con le proteine fotosensibili speciali chiamate rhodopsins. Questi sono simili a quelli in questione nella nostra visione.

Secondo il rhodopsin di particolare usato per modificare un neurone, trasmetterà o bloccherà l'impulso nervoso una volta illuminata. Ciò permette i diversi organi, le parti del corpo, o persino il comportamento di intero organismo da gestire.

Credito: Andrii Vodolazhskyi/Shutterstock.com

Per esempio, l'indicatore luminoso può essere usato per bloccare i segnali di dolore. Tantissimi dolori cronici di esperienza mondiale della gente. Tutta la medicina contemporanea deve offrire è antidolorifici, che inducono spesso i pazienti a sviluppare la farmacodipendenza o gli effetti secondari.

La nozione delle proteine sensibili alla luce suggerisce naturalmente una possibilità del ripristino di vista in gente cieca. In alcuni casi di danneggiamento delle celle retiniche, questa è effettivamente un'opzione. La visione persa può essere riparata fino ad un certo punto inducendo la fotosensibilità nelle cosiddette celle retiniche del ganglio, che ricevono normalmente le informazioni visive da altre celle specializzate invece di indicatore luminoso direttamente assorbente.

Gli avanzamenti importanti nella medicina moderna ci permettono di estendere la durata della vita umana molto catturando le pillole ed ottenendo tutte le specie di trattamento. Ma se un paziente ha un termine in relazione con l'invecchiamento del cervello quali Alzheimer o la malattia del Parkinson, la qualità della loro vita è limitata per deteriorarsi.

Gli scienziati stanno studiando i modi trattare queste malattie o alleviare almeno i sintomi. Optogenetics, anche, ha un'opinione in questo senso: Potrebbe fornire le alternative alla procedura corrente prevalente del trattamento chiamata stimolo profondo del cervello.

L'ultimo comprende l'uso degli elettrodi impiantati stimolare elettricamente le regioni specifiche del cervello. Questa tecnica conta sul posizionamento molto preciso degli elettrodi, che eccitano tantissimi neuroni circostanti indipendentemente dal loro tipo.

Tecniche di Optogenetic, al contrario, modi di offerta eccitare selettivamente i neuroni di un tipo particolare. Oltre al quel, l'ultima tecnologia laser tiene conto il raggio altamente preciso che posiziona, che i mezzi potrebbero più non essere necessari da impiantare gli elettrodi del metallo nel cervello.

Anche il cuore può convincere un aggiornamento optogenetic per correggere le anomalie di frequenza cardiaca. Introducendo i rhodopsins appropriati nel vertice del seno, anche conosciuto come lo stimolatore cardiaco naturale del cuore, la tariffa delle contrazioni può essere regolamentata con gli impulsi leggeri facendo uso del meccanismo indigeno dell'organismo.

Se, tuttavia, i rhodopsins sono impiantati nei cardiomyocytes - le celle che compongono il muscolo cardiaco - la frequenza cardiaca può essere gestita direttamente. Ciò è il principio dietro gli stimolatore cardiaci optogenetic, che sono corrente in via di sviluppo.

Optogenetics ha potuto contribuire discutibilmente a riparare la funzione di motore in pazienti con la paralisi. Ciò comprenderebbe facendo uso di indicatore luminoso attivare i motoneuroni modificati, che a loro volta avrebbero avviato le contrazioni del muscolo.

Un'altra alternativa possibile sarebbe di modificare le celle di muscolo stesse e poi di usare l'indicatore luminoso direttamente loro per produrre le contrazioni. In questa impostazione, potremmo prendere i segnali nel cervello che sono associati con per esempio il piegamento del braccio e rispondere illuminando i muscoli in questione, inducente il braccio a piegare.

Gli esperimenti di questo genere ora sono eseguiti soltanto sugli organismi di modello quali i mouse ed il pesce. Ciò è dovuto il fatto che i virus devono essere usati per consegnare i rhodopsins - le proteine che sono al centro del metodo - nelle celle.

Un virus porta il gene che codifica una determinata proteina nella cella, che poi comincia produrre la proteina. Questa procedura, citata come terapia genica, rigorosamente è regolamentata o vietata complessivamente in molti paesi.

Eventualmente, gli esperimenti che ora sono in corso allevieranno l'ansia che i pazienti ritengono alla prospettiva dei geni stranieri che sono presentati nel loro organismo. La tecnologia è abbastanza sicura ed ora è un aspetto di assicurazione dell'autorizzazione per uso molto diffuso di questi metodi della consegna della proteina.

“C'è senza dubbio che il optogenetics potrebbe finalmente essere usato per riparare gli organi venenti a mancare nel corpo umano. E la terapia genica ci permetterà di fare questo completamente non invadente,„ dice Vitaly Shevchenko del laboratorio di MIPT per gli studi avanzati delle proteine della membrana. “Se desiderato, anche sarebbe possibile ad aggiornamento del `' che i nostri organismi sostituendo alcuno del loro si separa le componenti più efficaci!„

Circa Vitaly Shevchenko

Vitaly Shevchenko è un ricercatore al laboratorio per gli studi avanzati delle proteine della membrana, MIPT. L'anno prossimo e un ricercatore visualizzante a Forschungszentrum Jülich.

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Last Updated: Aug 23, 2018

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