Оптогенетика: облучая голову светом можно контролировать активность мозга

Оптогенетика – это технология, позволяющая ученым контролировать активность мозга с помощью световых лучей, которые, попадая на светочувствительные белки, способны подавлять или стимулировать электрические сигналы внутри клеток.

Однако до сих пор использование оптогенетики было сильно ограничено, поскольку источник света должен был предварительно быть имплантирован внутри мозга.

Исследователям удалось разработать первую светочувствительную молекулу, которая подавляет активность нейронов с помощью внешнего светового луча.

Новая технология позволяет контролировать клетки мозга извне, не имплантируя в него что-либо. С помощью новой белковой молекулы, известной под названием Jaws, можно воздействовать на достаточно большой объем мозговой ткани.

До сих пор для подобных исследований специалисты генетически изменяли нейроны, заставляя их производить светочувствительные белки, опсины, с помощью которых можно контролировать поток ионов, проходящих через клетки. Затем в мозг вводился светодиод, с помощью которого ученые могли воздействовать на избранные нейроны.

Специалисты из Массачусетского технологического института во главе с Эдом Бойденом решили разработать белковые молекулы на основе светочувствительных бактерий, таких как Haloarcula marismortui и Haloarcula vallismortis, которые реагируют на красный свет. Однако производимый ими электрический сигнал недостаточно сильный, чтобы контролировать активность нейронов.

При помощи мутаций белковых клеток этих молекул ученым удалось получить опсин Jaws, который реагирует на красный свет и одновременно генерирует электрический ток достаточной мощности, чтобы манипулировать нейронами. Jaws позволил исследователям подавить активность нейронов в мозгу мыши, облучая ее голову светом.

Такая неинвазивная (т. е. не требующая физического проникновения в ткани) процедура может открыть широкую дорогу оптогенетике для лечения пациентов от эпилепсии и других неврологических заболеваний.