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El Nuevo proyecto apunta revolucionar la aplicación del optogenetics en neurología

La revolución que la tecnología del optogenetics ha traído a la biología -- neurología particularmente -- podría ser transformado de nuevo si un nuevo proyecto que consigue en curso en Brown University y la Universidad de Michigan Central (CMU) es acertado.

Primero introducido en un formulario práctico en 2005, el optogenetics dio a científicos del cerebro la nueva capacidad asombrosa a los pulsos de luz láser del uso para controlar casi cualquier tipo de neurona en cualquier área con la sincronización exacta. Los medios Anteriores de controlar las neuronas no eran ideales. Los pulsos Eléctricos eran potentes pero impulsaron todas las células en un área, no apenas tipos deseados de la célula. Las Drogas no podían lindar mando a un área determinada y no tenían sincronización exacta. Optogenetics podía hacerla toda la genético dirigiendo las células para emocionado o para suprimirse por diversos colores de la luz.

Pero el optogenetics puede todavía hacer más, dijo a Christopher Moore, profesor adjunto de la neurología en Brown, que lleva el nuevo proyecto, financiado por una nueva concesión de $1-million del W.M. Keck Foundation. Su meta es hacer las células “elegantes” bastante para emitir la luz exacto cuando es necesaria para optogenetically controlarse o a sus vecinos. Si el optogenetics es nunca aprobado para el uso humano, este nuevo formulario de la autorregulación -- cuál no implicaría el inyectar de la luz en el cuerpo del exterior -- podía producir nuevas maneras de tratar problemas la telemetría de ataques epilépticos a la enfermedad de Parkinson a la diabetes.

“BL-Og,” y más allá

En 2013, el Ute Hochgeschwender, profesor adjunto del colaborador de Moore en CMU, demostrado cómo hacer que las células optogenetic emiten su propia luz usando una capacidad encontró extensamente en naturaleza: bioluminiscencia. La Bioluminiscencia es la reacción química natural que permite que las luciérnagas y muchas criaturas del mar hagan la luz. El avance de emparejar bioluminiscencia con optogenetics permitió que los científicos hicieran la radio de la tecnología. En la mayoría de los experimentos optogenetic, la luz laser es entregada en el cuerpo por un cable de fribra óptica, pero con el BL-Og -- taquigrafía para Bioluminiscente-OptoGenetics -- una luz fresca, biológico compatible se podía accionar en células apenas administrando una droga.

Ahora las personas de profesores Barry Connors, Julia Kauer y Diane Lipscombe, director interino de Moore, de Hochgeschwender, y de Brown del Instituto de Brown para la Ciencia de Cerebro, perseguirán el paso de progresión grande siguiente.

“En la nueva concesión, qué estamos haciendo está tomando el BL-Og y lo está trayendo a donde comienza a conseguir transformatively diferente cualquier otra cosa se existe que,” Moore dijo.

La idea es programar las células BL-Og para emitir su luz cuando detectan una necesidad. Como entidades vivas, las células pasan sus cursos de la vida que detectan su ambiente y que realizan instrucciones genéticas de ejecutar actividades complejas, tales como expresión de las proteínas, generar energía, o aún contradecir amenazas. ¿Por Qué no intentar combinar que programabilidad con el BL-Og para ayudar a las células para ayudarse o ellos mismos?

“Ahora podría dar una píldora que hace que brillan intensamente las células y tendría un efecto por un periodo de tiempo,” Moore dije. “Cuál estaría realmente aseado es si podríamos regular un circuito solamente cuando se está comportando malo. Qué usted amaría hacer es permite la célula tiene su modelo normal de la actividad, y entonces interceder en eso momento [problemático]. Es una aproximación en tiempo real del feedback.”

Epilepsia, por ejemplo

Las personas proyectan probar esa idea centrándose en el flujo de los iones del calcio entre las células en las diversas partes del cuerpo, un área determinada de la experiencia de Lipscombe. El Calcio excita las células, tales como neuronas, aumentando cargas positivas en ellas hasta ellas cruza un umbral para la acción. En epilepsia, por ejemplo, hay demasiado de esa excitación. Connors ha estudiado eso detalladamente.

Aquí es cómo las personas proponen ayudar: Con el BL-Og, saben ya hacer las células de meta capaces de la emisión y/o de la respuesta a la luz. El paso de progresión siguiente es conectar esas capacidades a detectar los niveles de iones del calcio. La biología Sintetizada, en la cual los científicos agregan recortes de las instrucciones de la DNA al genoma de una célula o el organismo entero a esencialmente programa en una nueva capacidad, ofrece una manera potencial de hacer eso posible.

En el ejemplo de la epilepsia, las neuronas BL-OG-activadas en el cerebro se podrían programar para brillar intensamente rojas (como un semáforo) si los iones del calcio se están aflojando hacia adentro demasiado rápidamente. Ese resplandor rojo podría accionar las células optogenetic vecinas para humedecer su excitación en medio de la acumulación del calcio, parando efectivo una captura tan pronto como comience.

“Un efecto similar podría normalizar actividad cerebral en la enfermedad de Parkinson, donde el funcionamiento incontrolado que reparte en áreas específicas del cerebro se piensa para ser la base de los síntomas de ese desorden,” Moore dijo.

Por Otra Parte, el optogenetics trabaja en otras partes del cuerpo. En el páncreas, las personas esperan ver si es posible programar las células BL-OG-capaces para detectar niveles inferiores de la glucosa en sangre. Los iones del Calcio tienen un papel importante en la secreción de la insulina, así que cuando los azúcares son demasiado bajos, las células programadas para ser autorregulables podrían accionar un resplandor de la luz optogenetically para aumentar la excitación de las células implicadas en la producción de la insulina de la transmisión de señales.

“En la concesión que proponemos explorar una variedad entera de diversas metas,” él dijo. Otras son las células musculares lisas, que también dependen del calcio y son el regulador principal de la presión arterial en el cuerpo. Una amplia gama de problemas podría ser ayudada aumentando la calidad del mando vascular en el cerebro y en el cuerpo, Moore dijo.

Fuente: Brown University