Оптогенетика

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.

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.

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.
↑ ^2,0 ^2,1 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] 2,0 ^2,1 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]