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O projecto Novo aponta revolucionar a aplicação do optogenetics na neurociência

A revolução que a tecnologia do optogenetics trouxe à biologia -- neurociência em particular -- poderia ser transformado mais uma vez se um projecto novo que obtem corrente em Brown University e na Universidade de Michigan Central (CMU) é bem sucedido.

Introduzido Primeiramente em um formulário prático em 2005, o optogenetics deu a cientistas do cérebro a capacidade nova surpreendente aos pulsos do uso de laser para controlar quase qualquer tipo de neurônio em alguma área com sincronismo preciso. Os meios Prévios de controlar os neurônios não eram ideais. Os pulsos Elétricos eram poderosos mas conduziam todas as pilhas em uma área, não apenas tipos desejados da pilha. As Drogas não podiam limitar o controle a uma área particular e não tinham o sincronismo preciso. Optogenetics podia fazê-lo todo o genetically projetando pilhas para tornar-se entusiasmado ou suprimido por cores diferentes da luz.

Mas o optogenetics pode ainda fazer mais, disse Christopher Moore, professor adjunto da neurociência em Brown, que conduz o projecto novo, financiado por uma concessão nova de $1-million do W.M. Keck Fundação. Seu objetivo é fazer pilhas “espertas” bastante para emitir-se precisamente a luz quando necessário a fim controlar-se optogenetically ou seus vizinhos. Se o optogenetics é nunca aprovado para o uso humano, este formulário novo da auto-regulação -- qual não envolveria injetar a luz no corpo da parte externa -- podia produzir maneiras novas de tratar problemas variar das apreensões epiléticos à doença de Parkinson ao diabetes.

“BL-Og,” e além

Em 2013, o Ute Hochgeschwender do colaborador de Moore, professor adjunto em CMU, demonstrado como fazer pilhas optogenetic emitir-se sua própria luz que usa uma capacidade encontrou extensamente na natureza: bioluminescência. A Bioluminescência é a reacção química natural que permite que os vaga-lume e muitas criaturas do mar façam a luz. O avanço de emparelhar a bioluminescência com o optogenetics permitiu que os cientistas fizessem o rádio da tecnologia. Em a maioria de experiências optogenetic, o laser é entregado no corpo por um cabo de fibra óptica, mas com BL-Og -- estenografia para BioLuminescent-OptoGenetics -- uma luz fresca, biològica compatível podia ser provocada nas pilhas apenas administrando uma droga.

Agora a equipe de professores Barry Connors, Julie Kauer e Diane Lipscombe de Moore, de Hochgeschwender, e de Brown, director provisório do Instituto de Brown para a Ciência de Cérebro, levará a cabo a etapa grande seguinte.

“Na concessão nova, o que nós estamos fazendo está tomando o BL-Og e está trazendo-o a onde começa obter transformatively diferente de qualquer outra coisa que é existido,” Moore disse.

A ideia é programar as pilhas BL-Og para emitir-se sua luz quando detectam uma necessidade. Como entidades vivas, as pilhas gastam suas vidas que detectam seu ambiente e que realizam instruções genéticas para executar actividades complexas, tais como expressar proteínas, gerar a energia, ou mesmo a oposição de ameaças. Por Que não tentar combinar que programmability com o BL-Og para ajudar as pilhas a se ajudar ou elas mesmas?

“Agora Eu poderia dar um comprimido que fizesse pilhas incandescer e tivesse um efeito por um período de tempo,” Moore disse. “O Que seria realmente puro é se nós poderíamos regular um circuito somente quando se comportar ruim. O Que você amaria fazer é deixa a pilha tem seu teste padrão normal da actividade, e para interceder então naquela momento [problemático]. É uma aproximação do feedback do tempo real.”

Epilepsia, por exemplo

A equipe planeia tentar essa ideia centrando-se sobre o fluxo de íons do cálcio entre pilhas em várias partes do corpo, uma área particular da experiência de Lipscombe. O Cálcio excita pilhas, tais como os neurônios, acumulando cargas positivas nelas até elas cruza um ponto inicial para a acção. Na epilepsia, por exemplo, há demasiada dessa excitação. Connors estudou aquele em detalhe.

É Aqui como a equipe propor ajudar: Com BL-Og, já sabem fazer pilhas de alvo capazes de emitir-se e/ou da responder à luz. O passo seguinte é ligar aquelas capacidades a detectar os níveis de íons do cálcio. A biologia Sintética, em que os cientistas adicionam pequenas notícias de instruções do ADN ao genoma de uma pilha ou o organismo inteiro a essencialmente programa em uma capacidade nova, oferece uma maneira potencial de fazer isso praticável.

No exemplo da epilepsia, os neurônios BL-OG-permitidos no cérebro poderiam ser programados para incandescer vermelhos (como um sinal) se os íons do cálcio estão afluindo dentro demasiado rapidamente. Esse fulgor vermelho poderia provocar pilhas optogenetic vizinhas para umedecer sua excitação entre o acúmulo do cálcio, parando eficazmente uma apreensão assim que começasse.

“Um efeito similar poderia normalizar a actividade de cérebro na doença de Parkinson, onde o fugitivo que estoura em áreas específicas do cérebro é pensado para ser a base dos sintomas dessa desordem,” Moore disse.

Além Disso, o optogenetics trabalha em outras partes do corpo. No pâncreas, a equipe espera ver se é possível programar pilhas BL-OG-capazes para detectar baixos níveis da glicemia. Os íons do Cálcio têm um papel importante na secreção da insulina, assim que quando os açúcares são demasiado baixos, as pilhas programadas para ser auto-reguladores poderiam provocar um fulgor da luz para aumentar optogenetically a excitação das pilhas envolvidas na produção da insulina da sinalização.

“Na concessão que nós propor explorar uma variedade inteira de alvos diferentes,” disse. Outras são as pilhas de músculo liso, que igualmente dependem do cálcio e são o regulador principal da pressão sanguínea durante todo o corpo. Um vasto leque dos problemas poderia ser ajudado aumentando a qualidade do controle vascular no cérebro e no corpo, Moore disse.

Source: Brown University