Aplicações actuais e futuras de Optogenetics

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

Produzido por James Ives, MPsych

Optogenetics é a ciência de usar a luz para controlar o comportamento das pilhas. É um dos campos os mais em rápida evolução de pesquisa aplicada. As técnicas de Optogenetic permitem o controle de pilhas electricamente excitáveis tais como pilhas do músculo ou de nervo.

Para fazer um neurônio sensível à luz, é equipado com as proteínas fotossensíveis especiais chamadas rhodopsins. Estes são similares àqueles envolvidos em nossa visão.

Segundo o rhodopsin do detalhe usado para alterar um neurônio, transmitirá ou obstruirá o impulso de nervo quando iluminada. Isto permite órgãos individuais, partes do corpo, ou mesmo o comportamento de um organismo inteiro a ser controlado.

Crédito: Andrii Vodolazhskyi/Shutterstock.com

Por exemplo, a luz pode ser usada para obstruir sinais da dor. Um grande número dores crônicas da experiência mundial dos povos. Toda a medicina contemporânea tem que oferecer é os analgésicos, que fazem com frequentemente que os pacientes desenvolvam a dependência ou os efeitos secundários de droga.

A noção de proteínas sensíveis à luz sugere naturalmente uma possibilidade de recuperação da visão em povos cegos. Em alguns casos de dano às pilhas retinas, esta é certamente uma opção. A visão perdida pode ser restaurada até certo ponto induzindo a fotossensibilidade nas pilhas retinas assim chamadas do gânglio, que recebem normalmente a informação visual de outras pilhas especializadas em vez da luz directamente de absorção.

Os avanços principais na medicina moderna permitem-nos de estender muito o tempo humano tomando comprimidos e obtendo todos os tipos de tratamento. Mas se um paciente tem uma condição envelhecimento-relacionada do cérebro tal como a doença de Alzheimer ou de Parkinson, a qualidade de sua vida é limitada para deteriorar-se.

Os cientistas estão investigando maneiras de tratar estas doenças ou de aliviar pelo menos os sintomas. Optogenetics, também, tem uma palavra a este respeito: Poderia fornecer alternativas ao procedimento actualmente predominante do tratamento chamado estimulação profunda do cérebro.

O último envolve o uso dos eléctrodos implantados estimular electricamente regiões específicas do cérebro. Esta técnica confia no posicionamento muito preciso dos eléctrodos, que excitam um grande número neurônios circunvizinhos apesar de seu tipo.

Técnicas de Optogenetic, pelo contraste, maneiras da oferta de excitar selectivamente os neurônios de um tipo particular. Além do que o esse, a tecnologia laser a mais atrasada permite o feixe altamente preciso que posiciona, que os meios ele puderam já não ser necessários para implantar os eléctrodos do metal no cérebro.

Mesmo o coração pode conseguir uma elevação optogenetic corrigir anomalias da frequência cardíaca. Introduzindo rhodopsins apropriados no nó da cavidade, igualmente conhecido como o pacemaker natural do coração, a taxa de contracções pode ser regulada com impulsos claros usando o mecanismo nativo do corpo.

Se, contudo, os rhodopsins são implantados em cardiomyocytes - as pilhas que compo o músculo cardíaco - a frequência cardíaca pode ser controlada directamente. Este é o princípio atrás dos pacemaker optogenetic, que estão actualmente durante o processo de desenvolvimento.

Optogenetics podia discutìvel ajudar a restaurar a função de motor nos pacientes com paralisia. Isto envolveria usar a luz para activar os neurônios de motor alterados, que provocariam por sua vez contracções do músculo.

Uma outra alternativa possível seria alterar as pilhas de músculo elas mesmas e usar então a luz directamente nelas para produzir contracções. Nesta instalação, nós poderíamos pegarar os sinais no cérebro que são associados com por exemplo a dobra de um braço e para responder iluminando os músculos envolvidos, fazendo com que o braço dobre-se.

As experiências deste tipo são conduzidas agora somente nos organismos modelo tais como ratos e peixes. Isto é devido ao facto de que os vírus têm que ser usados para entregar os rhodopsins - as proteínas que são no centro do método - em pilhas.

Um vírus leva o gene que codifica uma determinada proteína na pilha, que começa então produzir a proteína. Este procedimento, referido como a terapia genética, restrita é regulado ou proibido completamente em muitos países.

Esperançosamente, as experiências que são agora correntes aliviarão a ansiedade que os pacientes sentem na perspectiva dos genes estrangeiros que estão sendo introduzidos em seu corpo. A tecnologia é bastante segura, e é agora uma matéria de fixar a permissão para uso difundido destes métodos da entrega da proteína.

“Não há nenhuma dúvida que o optogenetics poderia eventualmente ser usado para reparar órgãos de falha no corpo humano. E a terapia genética permitir-nos-á de fazer completamente não invasora este,” diz Vitaly Shevchenko do laboratório de MIPT para estudos avançados de proteínas da membrana. “Se desejado, seria mesmo possível à elevação do `' nossos corpos substituindo algumas de suas peças com os componentes mais eficazes!”

Sobre Vitaly Shevchenko

Vitaly Shevchenko é um pesquisador no laboratório para estudos avançados das proteínas da membrana, MIPT. No próximo ano e um pesquisador de visita em Forschungszentrum Jülich.

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Last Updated: Aug 23, 2018

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