Оптогенетика

Оптогенетика — методика исследования работы нервных клеток, основанная на внедрении в их мембрану специальных каналов — опсинов, реагирующих на возбуждение светом. Если на мозг воздействовать светом с определенной длиной волны, то те нейроны, которые имеют такие каналы, будут активироваться или, наоборот, не смогут генерировать потенциалы действия.

Под воздействием синего света ChR2 открывает доступ притоку Na+ в клетку, а связанный с опсином на внутриклеточной стороне флуоресцентный белок светится под воздействием зелёного света, позволяя визуализировать ChR2-экспрессирующие клетки.

Для экспрессии каналов используются методы генной инженерии, для последующей активации либо ингибирования нейронов и нервных сетей используются лазеры, оптоволокно и другая оптическая аппаратура.

Оптогенетика появилась в 2005 году, а первым использованным опсином стал канальный родопсин 2 (англ. channelrhodopsin-2, ChR2)^[1].

Преимущество оптогенетических методов перед традиционными электрофизиологическими методами изучения нервных сетей и воздействия на них состоит в возможности высокоселективной активации либо подавления конкретных нейрональных связей^[2]. Эта селективность открывает новые возможности в терапии болезни Паркинсона, депрессии, тревожности и эпилепсии^[2].

Примечания

↑ Boyden E.S., Zhang F., Bamberg E., Nagel G., Deisseroth K. Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity (англ.) // Nat. Neurosci. — 2005. — Vol. 8, no. 9. — P. 1263-1268. — doi:10.1038/nn1525. — PMID 16116447.
↑ ¹ ² Song C., Knöpfel T. Optodenetics enlightens neuroscience drug discovery (англ.) // Nat. Rev. Drug Discov. — 2016. — Vol. 15, no. 2. — P. 97-109. — doi:10.1038/nrd.2015.15.

Ссылки

Cell imaging: Light activated Архивная копия от 22 апреля 2009 на Wayback Machine — журнал Nature, 456, 826—827 (11 December 2008) | doi:10.1038/456826a; Published online 10 December 2008
Dawn on the mice — Wayne Peng; Nature Methods 6, 319 (2009) doi:10.1038/nmeth0509-319
Cracking the Neural Code Архивная копия от 1 июня 2021 на Wayback Machine — краткое видео, в котором исследователи из Стэнфорда описывают свою работу с методами оптогенетики
Оптогенетика и понимание работы мозга — описание, возможностей и перспектив метода для лечения и понимания некоторых заболеваний мозга (болезнь Паркинсона, шизофрения)

[pmid16116447-1] Boyden E.S., Zhang F., Bamberg E., Nagel G., Deisseroth K. Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity (англ.) // Nat. Neurosci. — 2005. — Vol. 8, no. 9. — P. 1263-1268. — doi:10.1038/nn1525. — PMID 16116447.

[NRDD-2] ¹ ² Song C., Knöpfel T. Optodenetics enlightens neuroscience drug discovery (англ.) // Nat. Rev. Drug Discov. — 2016. — Vol. 15, no. 2. — P. 97-109. — doi:10.1038/nrd.2015.15.

[1]

[2]