Новый эксперимент – яркий успех молодой технологии оптогенетики, ставящей целью управлять биологическими процессами с помощью импульсов излучения. О своём достижении рассказали Карл Дейссерот, Скотт Делп и их коллеги из Стэнфордского университета.
Исследователи внедрили в клетки нервной системы мыши ген от водорослей, кодирующий выработку светочувствительного белка Каналородопсин-2. Когда на него попадает синий свет, белок инициирует электрическую активность в клетке и этот импульс распространяется по нервным волокнам дальше.
Авторы опыта создали микроскопические светодиодные манжеты-имплантаты, которые закрепили на седалищном нерве животного. При включении света наблюдалось сокращение мышц ног, причём наиболее естественным образом.
Схема управляющей манжеты и её взаимодействия с нервом. Исследователи также приступили к «зеркальным» опытам: не по стимуляции, а по световому подавлению нежелательной активности нервных волокон, вызывающей спазмы.
В мышцах существует два типа волокон. Маленькие и медленные, отвечающие за тонкий контроль движений и работу с длительными нагрузками, и крупные (быстрые и сильные), которые устают намного раньше медленных. При традиционной электростимуляции первыми реагируют быстрые волокна, и это идёт вразрез с естественным ходом вещей.
Карл полагает, что такой метод, позволяющий контролировать мускулы наиболее аккуратно, окажется выгоднее электростимуляции по многим параметрам. В частности, с новой техникой мышцы должны меньше уставать.
С оптогенетическим выключателем порядок подключения волокон оказался природным: медленные срабатывали первыми, быстрые — вторыми. При изменении интенсивности света оказалось возможным включать вообще только лишь медленные волокна — трюк, невозможный при электростимуляции. (Подробности раскрывает статья в Nature Medicine.)
Возможно, технологию удастся распространить и на человека. Имплантация светодиодов не должна оказаться проблемой. Тут главное другое: необходимо подобрать оптимальный путь внедрения трансгенов в нервные клетки, не вызывающий опасных побочных эффектов.
Исследователи внедрили в клетки нервной системы мыши ген от водорослей, кодирующий выработку светочувствительного белка Каналородопсин-2. Когда на него попадает синий свет, белок инициирует электрическую активность в клетке и этот импульс распространяется по нервным волокнам дальше.
Авторы опыта создали микроскопические светодиодные манжеты-имплантаты, которые закрепили на седалищном нерве животного. При включении света наблюдалось сокращение мышц ног, причём наиболее естественным образом.
Схема управляющей манжеты и её взаимодействия с нервом. Исследователи также приступили к «зеркальным» опытам: не по стимуляции, а по световому подавлению нежелательной активности нервных волокон, вызывающей спазмы.
В мышцах существует два типа волокон. Маленькие и медленные, отвечающие за тонкий контроль движений и работу с длительными нагрузками, и крупные (быстрые и сильные), которые устают намного раньше медленных. При традиционной электростимуляции первыми реагируют быстрые волокна, и это идёт вразрез с естественным ходом вещей.
Карл полагает, что такой метод, позволяющий контролировать мускулы наиболее аккуратно, окажется выгоднее электростимуляции по многим параметрам. В частности, с новой техникой мышцы должны меньше уставать.
С оптогенетическим выключателем порядок подключения волокон оказался природным: медленные срабатывали первыми, быстрые — вторыми. При изменении интенсивности света оказалось возможным включать вообще только лишь медленные волокна — трюк, невозможный при электростимуляции. (Подробности раскрывает статья в Nature Medicine.)
Возможно, технологию удастся распространить и на человека. Имплантация светодиодов не должна оказаться проблемой. Тут главное другое: необходимо подобрать оптимальный путь внедрения трансгенов в нервные клетки, не вызывающий опасных побочных эффектов.