אור בעליית הגג: כיצד אופטוגנטיקה להפוך את המוח טראנסומאני פריצה אפשרי

ביולוגיה היא הרבה כמו לגו, כי, באופן מטאפורי, הכל דומה מאוד לגו. האמת היא שהגוף שלנו, השלמות הנלכדות לכאורה שלנו, מורכב למעשה ממספר קטן של חלקים קטנים, וכי פונקציות ערבוב והתאמה הן בשרניות, עקובות מדם, ולא כל כך קשות. לדוגמה - וכדי לקבל את זה רכבת מתגלגל מתגלגל - אתה יכול לייצר הצמד נוירונים במקום מסוגל לייצר ולהגיב לאור, ובכך הקמת מערכת נוירוטרנסמיטר חדש שאינו מפריע למערכות הקיימות, המוח על המוח.

זהו הרעיון בלב (או ראש או כל מה) של השדה החדש של optogenetics. כמו כל כך הרבה כלים אחרים בביולוגיה, אופטוגנטיקה מבוססת על הביולוגיה של אורגניזם אחר ש"שאול ". במקרה זה, זהו חלבון הנקרא channelrhodopsin-2 (ChR-2), והוא בא מן האצות הירוקות הנקראות Chlamydomonas reinhardtii. מתברר יש הרבה אור רגיש יון ערוצים כמו זה. הרעיון הוא לבנות מערכות ביולוגיות חדשות המבוססות על לבנים של ChR-2 על ידי לבנים.

מאז קרל Deisseroth מהונדסים נוירונים יונקים אשר גדלו במעבדה להביע ChR-2 בשנת 2005, חוקרים רבים השתעשעו עם optogenetics, תוך שימוש בו כדי לגלות אילו נוירונים לעשות מה. לדוגמה, סוג אחד של נוירונים נוירונים נוירונים נוירוקרטיים - מאחד מקצבים של 40 סיבובים לשנייה במוח ("תנודות גמא"). זה ידוע כבר זמן מה כי תנודות גמא הן חריגות הן בחולים סכיזופרניים והן באוטיסטים, כך אסטרטגיות חדשות כדי לחקור ולתקן תאים אלה באופן פוטנציאלי כרגע. זוהי אסטרטגיה מסקרנת במיוחד. גם אם הגנטיקה הבסיסית של הפרט יוצרת תוצאה חריגה בתאים אלה, אם המדענים יכולים פשוט לעקוף את התוצאה, אז אלה הגנטיקה לא משנה.

לאחרונה, מדענים החלו גם להתנסות עם הרעיון של יצירת רשתות optogenetic באמצעות תאים bioluminescent. בפרט, המוקד הוא על סוג של פליטת אור שהתגלו על ידי Osamu Shimomura בשנת 1962, אשר מן מדוזה Aequorea ויקטוריה מגיב לאור (Shimomura יש נובל למחקר שלו). אור יצירת תאים תאים רגישים לאור הם - לחזור על המטאפורה - כמו הצדדים הכפולים של לגו.

על ידי עידוד אינטראקציות בין שני סוגי תאים אלה, מדענים עשויים להיות מסוגלים להשיג רמות חסרות תקדים של דיוק נוירונים. הם גם יוכלו לקבל תאים optogenetic להגיב לאור מבלי להדליק פנס לראש של העכבר, וזה מגניב - במיוחד עבור העכבר.

אבל מה לגבי יישומים? אפשרות אחת היא להפוך את התאים עצמם המגיבים לאור, ליצור אותו. אז כאשר הם פונקציה ביולוגית בעיטות ב - אומרים שהם מייצרים לפטין או גרלין, ולכן להסדיר את התיאבון שלך - הם גם להאיר ולהפעיל את המערכת. בעשותם זאת, מדענים יכולים לחייג בחזרה את כמות גרלין מיוצר כך שאנשים מקבלים פחות רעב פחות לעתים קרובות. או שהם יכולים לצבוט את כמות האינסולין ששוחרר בתגובה רמזים הסוכר בדם. או שהם יכולים להציף את האזור עם אדרנלין כאשר הנושאים מתעייפים.

לחלופין, אפשר לפרוץ מערכות קיימות. לדוגמה, על ידי optogenetically מהנדסים נוירונים מעכבים באמיגדלה להגיב לאור, והפעלת נוירונים באמיגדלה לייצר חוקרים אור יכול reWire נוירונים מעכבי של אנשים כדי להמם את תחושת הלחץ או החרדה. לא עוד חרדה. (זה עלול להוביל לקפיצה באבטלה כמו אנשים סוג של לשוטט כדי להמשיך את השמחה שלהם.)

אנחנו יכולים לקבל עוד יותר מהודר: אולי נוכל לתכנן מערכת שבה כל נוירון ברשת מבטא את הצבע שלו, ותאי האופטוגנטיקה דורשים הפעלה של כל ערוץ להשגת השפעתם. אז במקום לירות נוירון אחד, זיכרון שלם צריך להיות מופעל על מנת שהמערכת תפעל. אולי את ההשפעות הרעות של זיכרונות מסוימים יכול להיות מוחלש. או כל דבר יכול להיעשות כדי להגיב על התרופה אז זה מסוגל להיות מופעל או כבוי על ידי המשתמש.

בכל מקרה, יש עדיין מכשולים מדעיים ורגולציה גדולה לפני זה Sci-Fi rewiring מתחיל ברצינות. כדי לשים את הדברים בפרספקטיבה, ה- FDA עדיין לא לאשר כל הליכי הטיפול הגנטי, ורק הליך אחד אושרה באירופה. החומר הזה רחוק.

אבל זה מגיע.

וזה לא הולך לאיבוד על חוקרים כי תאים optogenetic יכול גם לעבוד עם חומרה - כי אנחנו לא יכולים רק לפרוץ את המערכות שלנו באמצעות אלה טכנולוגיות מתפתחות, אבל תקע את עצמנו לתוך מערכת גדולה יותר. ביולוגיה היא כמו לגוס, אבל זה פחות כמו לגו ממה שהיא יכולה להיות. מצפה לשינוי.