Kontrolowanie komórek poprzez światło daje obiecujące rezultaty

Reklama

pt., 06/18/2021 - 00:13 -- MagdalenaL

Optogenetyka może leczyć wzrok, poziom cukru we krwi i więcej

Optogenetyka to rewolucyjna neuronauka. Technika ta wykorzystuje genetycznie zmieniające się poszczególne typy komórek, które są w stanie wyprodukować białka wrażliwe na światło. Naukowcy wówczas mogą uaktywnić te komórki, używając impulsów świetlnych, które dostarczane są do mózgu poprzez kabel światłowodowy. To już dało naukowcom niezrównaną możliwość zbadania zespołu obwodów elektrycznych ukrytych w funkcjach mózgu u zwierząt. Ale niektórzy nie zatrzymali się tylko na funkcjach mózgu, badając również jego zastosowanie w medycynie.

Leczenie utraty wzroku

Optogenetyka oferuje elastyczne podejście w leczeniu, i możliwe, że w wyleczeniu ślepoty. Fotoreceptory znajdujące się w siatkówce oka używają białek wrażliwych na światło, zwanymi opsynami, by przekształcić światło docierające do oka w sygnały elektryczne. Jeżeli te komórki nie działają prawidłowo (co jest częstą przyczyną utraty wzroku), naukowcy mogą wykorzystać wirusy, aby dostarczyć geny produkujące opsynę do komórek docelowych – albo, żeby przywrócić wrażliwość na światło fotoreceptorom, albo żeby doprowadzić inne typy komórek w siatkówce do wrażliwości na światło. Ten proces może potencjalnie leczyć utratę wzroku o różnych przyczynach i poziomach upośledzenia siatkówki. Okazało się to skuteczne w laboratorium i przeprowadzanych jest wiele prób klinicznych tych systemów u ludzi. W konfiguracjach używa się czasem aparatów i specjalnych gogli w projektowaniu fal świetlnych oraz by optymalizować intensywność dla opsyn, ale naukowcy również testują opsyny i ich reakcję na światło bezpośrednie.

 

Regulowanie poziomu cukru we krwi u osób z cukrzycą

Zespół prowadzony przez bioinżyniera Martina Fusseneggera z Uniwersytetu Publicznego w Zurychu, manipuluje ekspresją genów, aby regulować poziom glukozy we krwi u myszy z cukrzycą. W badaniu z 2011 zespół zmienił strukturę genetyczną komórek, by reagowały na niebieskie światło przez ekspresję białka, które reguluje poziom cukru we krwi. Kontrolowanie genów w ten sposób to wielki krok naprzód. Jak mówi Fussenegger: „Jest bezpośredni związek między światłem a ekspresją genów”. Eksperymenty przeprowadzone przez zespół wykazały wzrost poziomu insuliny i zredukowaną wrażliwość glukozy u myszy, którym podano komórki, a następnie potraktowano światłem. W 2017 Fussenegger ze współpracownikami opisali wdrażanie bezprzewodowych świateł ledowych razem z komórkami ze zmienioną strukturą, by stworzyć półautomatyczny system kontrolowany przez smartfona. Ta technika jest wciąż ulepszana.

Kontrola bakterii jelitowych

Bakterie jelitowe są niezwykle złożone i mają w sobie tryliony pojedynczych mikrobów, których funkcje większości z nich nie są zrozumiane. Genetyk z Baylor College, Meng Wang oraz jej zespół opisali niedawno w eLife, w jaki sposób użyli optogenetyki, by dosłownie rzucić światło na zależność między bakteriami jelitowymi a zdrowiem. Zmodyfikowali bakterie pałeczki okrężnicy, by zaczęła oraz zatrzymywała produkcję kwasów, używając kolejno zielonego i czerwonego światła. Zespół Wang poprzednio udowodnił, że kwas chroni komórki przed stresem i przyczynia się do długowieczności – a przynajmniej u robaków. W nowych eksperymentach, robaki ze zmodyfikowanymi bakteriami żyły dłużej, gdy wystawiło się je do zielonego światła. Lecz terapeutyczne zastosowanie to daleka droga. „To, co jest największą przeszkodą to sposób, w jaki światło jest dostarczane”, mówi Wang. „Obecnie to bardziej narzędzie badawcze, by precyzyjnie kontrolować mikrobiomy”, aby analizować ich związek ze zdrowiem.

Autor: 
tłum. Sonia Berezińska
Dział: 

Reklama