Vooruitgang in optogenetics

Thought LeadersKarl Deisseroth, M.D., Ph.D.D.H. Chen Professor of Bioengineering, Psychiatry
and Behavioral Sciences, Stanford University

Investigator of the Howard Hughes Medical Institute
Een gesprek met Dr. Karl Deisseroth, M.D., Ph.D., die tegen April cashin-Garbutt wordt geleid, DOCTORANDUS IN DE LETTEREN (Cantab)

Gelieve te kunnen u een inleiding aan optogenetics geven? Hoe deze technologie werd geïnspireerd door psychiatrie?

Optogenetics is een manier om informatie in de hersenen te introduceren die licht gebruiken, richt het specifieke cellen of aanslutingen over de hersenen. Het is snel, als hersenen die, en helpt u met neuraal schakelschema in een taal communiceren meer gelijkend signaleren op wat normaal binnen de hersenen wordt gebruikt.

hersenen het signaleren

Het kan zijn het uitgevoerde in gedragen zich zoogdieren die complexe taken, zelfs sociaal gedrag en geheugen uitvoeren, en dat opent dan de deur voor begrip op dieper niveau, niet alleen hoe de dingen werken, maar hoe zij kunnen er niet in slagen om in psychologie en neurologie te werken.

Het Controleren Neuronen met Licht van AZoNetwork op Vimeo.

Het wordt algemeen gedacht onder psychiaters en neurologen dat er niet een diep genoeg inzicht in de hersenen is om de soorten nieuwe behandelingen met de specificiteit en de precisie te bouwen succesvol nodig om te zijn. Het wordt gevoeld in de gehele gemeenschap, of u besprekingstherapie voor patiënten doet, medicijnen in de vorm van pillen, geeft of de behandelingen van de hersenenstimulatie geeft.

Gelukkig, is het doel om nauwkeurige manieren te bouwen om met de hersenen om te zetten niet alleen belangrijk voor psychiatrie, maar het is ook belangrijk voor basisneurologie ook, en dat is geweest één van de opwindendste toepassingen van optogenetics. Mijn laboratorium is hoofdzakelijk een basiswetenschapslaboratorium, onderzoekend wat wij in termen van kunnen doen het vooruitgaan van ons fundamenteel begrip van de hersenen.

Hoe past optogenetics in de bredere context van experimenten in neurologie?

Optogenetics is een vrij standaardtechniek geworden, zijn er duizenden en duizenden laboratoria en documenten rond de wereld die gebruikend het te voorschijn zijn gekomen. Het maakt deel uit van het oorzakelijke wapen van toolkit die wordt gebruikt om te testen of iets aan een proces noodzakelijk of volstaat, bijvoorbeeld of een activiteitenpatroon in een bepaald soort cel voor fysiologie of gedrag noodzakelijk of volstaat.

er is heel wat andere prachtige technologie in neurologie, zijn er zeer krachtige genetische en anatomie bijvoorbeeld hulpmiddelen. Waar optogenetics is zo u kan testen past of de activiteit causaal belangrijk is.

Welke uitdagingen staat optogenetics ons toe om te overwinnen?

vele jaren, hebben de neurologen effectief correlaties bestudeerd. Optogenetics neemt u vanaf observatie en correlaties en neemt u aan causaliteit.

Deze beperking is iets die optogenetics voor het gebied richtte, en is zeer synergistic met al ander mooi en grondwerk in neurologie. Het verstrekt celtype ook specificiteit en snelheid geen die de vroegere benaderingen konden helemaal verstrekken.

Welk aspect van optogenetics u in uw Wallace H. Coulter Lecture in Pittcon 2017 zult behandelen?

Ik zal over nieuw inzicht spreken in hoe de optogenetic proteïnen zelf werken. Ik ben eigenlijk een chemicus en een biochemicus alvorens dat, en Ik heel wat tijd in de loop van de afgelopen acht jaar of zo aan het begrip van deze lichte geactiveerde ionenkanalen heb gewijd.

Dit zijn de proteïnen die wij in cellen zetten om hen te maken aan licht antwoorden, zijn zij mooie proteïnen die zelfs van hun optogenetic toepassingen worden gescheiden. Zij komen uit algen en andere micro-organismen toestaand de dieren om aan licht te antwoorden, zodat in Pittcon, zal Ik spreken over hoe deze proteïnen werken, wat van bijzonder belang aan moleculaire typeonderzoekers zal zijn.

Ik zal ook spreken over hoe ons dieper begrip van die proteïnen ons heeft toegestaan om nieuwe optogenetic benaderingen te bouwen. Wij hebben mutanten en nieuwe versies van deze proteïnen kunnen maken omdat wij een diep structureel en mechanistisch inzicht in de proteïne zelf hebben. Dat heeft ons tot totaal nieuwe soorten optogeneticsexperimenten geleid. Ik zal spreken over hoe deze basischemie heeft geleid tot nieuwe vooruitgang in neurologie.

Wat anders u in uw bespreking zult bespreken? Zult u de methode van de DUIDELIJKHEID bespreken?

Onlangs, zijn er geweest heel wat werk aangaande DUIDELIJKHEID en alle methodes die zijn gekomen uit het en zodat Ik eveneens zal spreken over dat. Wat heel wat mensen, met inbegrip van mijn eigen laboratorium doen, voegt de technieken in een gemeenschappelijk werkschema samen.

Zodra u hebt gevestigd is een bepaald celtype belangrijk in het gedrag die van een dier optogenetics gebruiken, kunt u de netwerken van die zelfde cellen dan verkrijgen gebruikend DUIDELIJKHEID. Dat laat u toe om de connectiviteit, het schakelschema, van die zelfde cellen te zien die u weet het in de activiteit die gedrag veroorzaken belangrijk zijn. Dat is een grote voorwaartse stap en heel wat laboratoria gebruiken deze techniek, heeft het ons helpen beginnen om naar met een integratie inzicht in op weg te zijn hoe het neurale schakelschema tot complex gedrag leidt.

Welke technieken belangrijkst voor uw werk zijn geweest?

Deze dagen, gebruiken wij heel wat optica, weergave, elektrofysiologie en berekeningsanalyse en zij zijn bijzonder belangrijk creërend mooie maar complexe gegevensstromen geworden geen die wij konden voordien zelfs veronderstellen.

Van één enkele muis krijgen wij terabytes van structurele en activiteitengegevens en toen wanneer wij beginnen om talrijke experimenten te doen en heel wat bevolkingsdynamica te testen die over vele dieren wordt bestudeerd, krijgt dit vrij uitdagend te zijn, en zo hebben wij zeer geavanceerde berekeningsmethodes nodig, die ook belangrijk zijn geweest.

Hoe de vooruitgang in technologie uw onderzoek heeft beïnvloed?

Wij hebben duw heel wat dingen vooruit geholpen, maar heel wat heeft het op het bereidende werk in andere disciplines, bijvoorbeeld, lasers voortgebouwd. De vooruitgang in laser en LEIDENE technologie is uiterst belangrijk voor optogenetics geweest.

De Hogere snelheid gegevensverwerking, GPU die apparaten, wolk, en gaan dan eveneens in genetica vooruit de gegevens verwerken. De Basis virologie is ook zeer waardevol geweest.

Heel wat wat wij hebben kunnen doen, zelfs als wij aan hadden gewild, konden wij niet het 20 jaar gedaan hebben geleden omdat deze andere ondersteunende gebieden hun huidige staat niet hadden bereikt.

Welke verdere ontwikkelingen zou u willen zien?

Wij worden beter bij aanpassing of veranderen precies natuurlijk - voorkomende patronen van activiteit. Wij kunnen in om het even welk patroon van activiteit spelen die wij hebben gewild, maar is doet de vraag hoe dicht die op een natuurlijk patroon lijken?

Die vraag beantwoorden, bent u eerst geworden om natuurlijke patronen te ontdekken om te zien wat natuurlijk gebeurt. Wij zijn veel beter bij dat geworden, en zo deze dagen kunt u nu natuurlijk aanpassen - is de activiteit die patronen voorkomen die optogenetics en dat gebruiken iets Ik meer van zou willen zien.

Dat vereist nog een andere unie van gebieden die weergave, inzameling combineren van licht, met binnen het spelen van of het verstrekken van licht, en het doen dat allen door het zelfde apparaat, en het zelfde systeem bij een hoge snelheid, en zelfs op een gesloten lijnmanier die zeer krachtig is.

Wat zijn u die verheugen zich op in Pittcon 2017?

Ik houd van de brede, interdisciplinaire, kwantitatieve vergaderingen waar Ik verschillende dingen kan leren, misschien niet iets die Ik specifiek zoek. Ik verheug me op dat meer dan om het even wat, enkel wordend blootgesteld aan iets die niet in mijn normale weg zou zijn.

Welke Pittcon voor U van AZoNetwork op Vimeo Kan doen.

Wat zijn uw toekomstige onderzoekplannen?

Wij willen houden vooruitgaand optogenetics en DUIDELIJKHEID, en gebruikend hen samen met het doel om te begrijpen hoe het aanpassings en maladaptive gedrag van de patronen van de kringsactiviteit het gevolg is. Er zijn te doen a lot more.

Als psychiater hoop Ik dat wij kunnen blijven en begrijpend deze diepe vragen over bezorgdheid, depressie, drugverslaving, op een niveau krijgen waar wij aan de aard van het probleem van een patiënt kunnen zeer precies worden. Dan dit met geïndividualiseerde behandelingen, maar dit kan volgen veel later zijn.

Wij willen kunnen zich voorbij de ambiguïteit bewegen en de biologie kunnen precies aanwijzen achter welke patiënten intens aan lijden. Dit zal een grote stap voorwaarts voor de patiënten, de families, en de maatschappij zijn.

Waar kunnen de lezers meer informatie vinden?

Ongeveer Pittcon

Pittcon® is een gedeponeerd handelsmerk van de Conferentie van Pittsburgh over Analytische Chemie en de Toegepaste Spectroscopie, een organisatie zonder winstbejag van Pennsylvania. Gecosponsord door de Maatschappij van de Spectroscopie van Pittsburgh en de Maatschappij voor Analytische Chemici van Pittsburgh, is Pittcon de eerste jaarlijkse conferentie en de expositie op laboratoriumwetenschap.

De Opbrengst van Pittcon financiert wetenschapsonderwijs en overtreft op alle niveaus, kleuterschool door volwassene. Pittcon schenkt meer dan miljoen dollar een jaar om financiële en administratieve steun voor diverse wetenschap te verlenen overtreft activiteiten met inbegrip van wetenschapsapparatuur toelagen, onderzoekbeurzen, beurzen en internships voor studenten, toekenning aan leraren en professoren, en toelagen aan openbare wetenschapscentra, bibliotheken en musea.

Bezoek pittcon.org voor meer informatie.