«Magneto»: Γενετικά τροποποιημένη πρωτεΐνη ελέγχει εξ αποστάσεως τον εγκέφαλο και τη συμπεριφορά

Shares
Η γενετική μηχανική μπορεί τώρα να βοηθήσει τους ερευνητές να χρησιμοποιούν μαγνήτες για τον έλεγχο των νευρικών συστημάτων. Οι επιστήμονες έχουν ελέγξει με επιτυχία τη συμπεριφορά του zebrafish και των ποντικών με αυτήν την έρευνα, και προτείνουν ότι μια μέρα μπορεί να βοηθήσει στη θεραπεία των εγκεφαλικών διαταραχών σε ανθρώπους – πάντα τέτοιες αμφιλεγόμενες έρευνες προβάλλονται ότι είναι “για το καλό μας”

Κατά την τελευταία δεκαετία, οι επιστήμονες έχουν επινοήσει έναν τρόπο ελέγχου της εγκεφαλικής δραστηριότητας με λέιζερ. Αυτή η στρατηγική, που ονομάζεται οπτογενετική, χρησιμοποιεί ιούς για την εισαγωγή γονιδίων σε κύτταρα και τα κάνει ευαίσθητα στο φως που προέρχεται από τα λέιζερ. Η οπτογενετική έχει φέρει επανάσταση στη νευροεπιστήμη δίνοντας στους ερευνητές έναν ακριβή τρόπο διέγερσης ή καταστολής των νευρικών κυκλωμάτων και ρίχνει φως στο ρόλο που διαδραματίζουν στον εγκέφαλο.

Η οπτογενετική διαθέτει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με προηγούμενες μεθόδους ελέγχου νευρώνων. Για παράδειγμα, οι ηλεκτρικοί παλμοί διεγείρουν όλους τους νευρώνες σε ένα σημείο στον εγκέφαλο, όχι μόνο τους επιθυμητούς τύπους κυττάρων, ενώ τα φάρμακα δρουν αργά. Ωστόσο, η οπτογενετική έχει ορισμένα μειονεκτήματα από μόνη της. Το φως δεν μπορεί να διεισδύσει βαθιά πέρα ​​από το κρανίο ή στον εγκέφαλο, έτσι η οπτογενετική συνήθως απαιτεί επεμβατική χειρουργική επέμβαση για την εμφύτευση οπτικών ινών κοντά σε ό, τι νευρικά κυκλώματα οι επιστήμονες θέλουν να φωτίσουν.

Ένας νευροεπιστήμονας, ο Ali Güler, στο Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια στο Charlottesville, και οι συνάδελφοί του έχουν αναπτύξει ένα γενετικό κατασκεύασμα που ονομάζεται “Magneto” που μπορεί να εισαχθεί σε νευρώνες για να τους κάνει ευαίσθητους σε μαγνητικά πεδία. Είπαν ότι η δουλειά τους πέτυχε το πρώτο παράδειγμα μαγνητικού ελέγχου του νευρικού συστήματος χρησιμοποιώντας γενετική μηχανική.

Οι ερευνητές παρουσίασαν λεπτομερώς τα ευρήματά τους το 2016 στο περιοδικό Nature Neuroscience.

Οι επιστήμονες βασίστηκαν το σχέδιό τους σε ένα μόριο γνωστό ως TRPV4, μια πρωτεΐνη που μπορεί να αφήσει τα ιόντα ασβεστίου στα κύτταρα. Τα ιόντα ασβεστίου μπορούν να βοηθήσουν στην πρόκληση νευρικών παλμών.

Προηγούμενες εργασίες διαπίστωσαν ότι το TRPV4 μπορεί να ανταποκριθεί στην πίεση. Ο Güler και οι συνεργάτες του συγχώνευσαν το γονίδιο TRPV4 αρουραίου σε ένα γονίδιο ανθρώπινης φερριτίνης, μια πρωτεΐνη που αποθηκεύει σίδηρο. Οι ερευνητές υποψιάστηκαν ότι όταν ένα μαγνητικό πεδίο εφαρμοστεί σε αυτό το γενετικό κατασκεύασμα, η φερριτίνη θα κινηθεί, τραβώντας το TRPV4 να ανοίξει.

Σε πειράματα, οι επιστήμονες ένεσαν το Magneto σε αισθητήριους νευρώνες στους νωτιαίους μυελούς του zebrafish, ένα ψάρι Ιμαλαΐων που χρησιμοποιείται συνήθως σε εργαστήρια. Όταν αυτά τα zebrafish τοποθετήθηκαν μεταξύ ισχυρών μαγνητών σπάνιων γαιών, τα μαγνητικά πεδία πυροδότησαν αποκρίσεις διαφυγής, κάνοντας το σώμα τους να περιτυλίσσονται 10 φορές πιο συχνά από το zebrafish χωρίς Magneto.

«Οτιδήποτε αισθάνεται, κάνει και σκέφτεται το ζώο με τον Magneto μπορεί να ελεγχθεί από μαγνητικά πεδία», δήλωσε ο κλινικός νευρολόγος και επιστήμονας-παθολόγος Wolfgang Liedtke στο Πανεπιστήμιο Duke στο Durham της Βόρειας Καρολίνας, ο οποίος δεν συμμετείχε σε αυτήν την έρευνα.

Οι ερευνητές πειραματίστηκαν επίσης με ποντίκια, στοχεύοντας το ραβδωτό σώμα (striatum), μια περιοχή που βρίσκεται βαθιά μέσα στον εγκέφαλο που είναι δύσκολο να χειριστεί η οπτογενετική. Το ραβδωτό σώμα αποτελεί βασικό μέρος του κυκλώματος ανταμοιβής του εγκεφάλου και οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι τα ποντίκια με το Magneto προτιμούσαν σημαντικά τα μαγνητισμένα σημεία σε έναν θάλαμο από τα μη μαγνητικά.

«Ενεργοποιήσαμε το δρόμο ευχαρίστησης ή ανταμοιβής που θα ενεργοποιούσαν τα τρόφιμα ή τα φάρμακα», δήλωσε ο Güler.

Μία αρετή της «μαγνητογενετικής» είναι ότι, όπως και η οπτογενετική, μπορεί να στοχεύει πολύ συγκεκριμένα μέρη του εγκεφάλου. Ωστόσο, η μαγνητογενετική μπορεί να διεισδύσει βαθύτερα στον εγκέφαλο από την οπτογενετική, και κατ ‘αρχήν μπορεί επίσης να επηρεάσει εύκολα ευρείες περιοχές του εγκεφάλου ταυτόχρονα, ενώ η οπτογενετική μπορεί να διεγείρει μόνο όποιο σημείο μπορεί να φωτίσει μια οπτική ίνα, δήλωσε ο Güler.

Ένα μειονέκτημα του Magneto μέχρι στιγμής είναι ότι ανταποκρίνεται επίσης σε έναν αριθμό παραγόντων που είναι γνωστό ότι ενεργοποιούν το TRPV4, όπως θερμότητα ή φυσικές ενώσεις του εγκεφάλου. Οι επιστήμονες εργάζονται τώρα για να κάνουν το Magneto να ανταποκρίνεται μόνο σε μαγνητικά πεδία, καθώς και να αυξάνει την ανταπόκρισή του στα μαγνητικά πεδία, δήλωσε ο Güler.

Ο Güler σημείωσε ότι η μαγνητογενετική θα μπορούσε μια μέρα να λειτουργεί παράλληλα με την οπτογενετική και άλλες προσεγγίσεις.

«Θα μπορούσατε να συνδυάσετε πολλές τεχνικές για να ελέγξετε ταυτόχρονα πολλά ξεχωριστά νευρικά κυκλώματα», είπε ο Liedtke.

Μια μέρα η μαγνητογενετική θα μπορούσε ακόμη και να βοηθήσει στη θεραπεία εγκεφαλικών διαταραχών, δήλωσε ο Güler. Η γονιδιακή θεραπεία μπορεί να εισαγάγει χρήσιμα γονίδια στους νευρώνες και οι μαγνήτες θα μπορούσαν να ελέγξουν συγκεκριμένα νευρικά κυκλώματα όταν χρειαστεί.

«Ο οπτογενετικός χειρισμός νευρικών κυκλωμάτων σε ασθενείς έχει τεράστια μειονεκτήματα – θα πρέπει να εμφυτεύσετε ένα καλώδιο οπτικών σε αυτά για να λειτουργήσει», είπε ο Liedtke, ο οποίος βοήθησε να ανακαλύψει το TRPV4. «Με το Magneto, θα μπορούσατε απλά να βάλετε ένα μαγνητικό πεδίο κοντά στο κρανίο». (σ.σ. π.χ. ένα κινητό τηλέφωνο;)

Οι κλινικές δοκιμές γονιδιακής θεραπείας έχουν βιώσει προβλήματα ασφάλειας και αποτελεσματικότητας κατά τη διάρκεια των δεκαετιών. Ωστόσο, «υπάρχουν πολλοί ερευνητές που συντονίζουν αυτά τα πράγματα, έτσι ώστε μια μέρα να μπορούμε να χρησιμοποιούμε ιογενή γονιδιακή θεραπεία με ασφάλεια στους ανθρώπους», δήλωσε ο Güler.

“Badass”, χαρακτήρισε την έρευνα νευροεπιστήμονας του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ

Ο νευροεπιστήμονας Steve Ramirez του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, ο οποίος χρησιμοποιεί την οπτογενετική για να χειραγωγεί τις αναμνήσεις στον εγκέφαλο των ποντικών, λέει ότι η μελέτη είναι «badass». Η λέξη μπορεί να σημαίνει από “γαμάτη” στην αργκό, όσο και πολύ επικίνδυνη.

«Προηγούμενες προσπάθειες [χρησιμοποιώντας μαγνήτες για τον έλεγχο της νευρωνικής δραστηριότητας] χρειάζονταν πολλά συστατικά για να λειτουργήσει το σύστημα – έγχυση μαγνητικών σωματιδίων, έγχυση ενός ιού που θα εκφράζει ευαισθησία στην θερμότητα [ή] διαμορφώνοντας το κεφάλι του ζώου έτσι ώστε ένα πηνίο να μπορεί να προκαλέσει αλλαγές στον μαγνητισμό», εξηγεί. «Το πρόβλημα με το να έχουμε ένα σύστημα πολλών συστατικών είναι ότι υπάρχει πολύς χώρος για κάθε μεμονωμένο κομμάτι να χαλάσει».

«Αυτό το σύστημα είναι ένας μοναδικός, κομψός ιός που μπορεί να εγχυθεί οπουδήποτε στον εγκέφαλο, κάτι που το καθιστά τεχνικά ευκολότερο», και προσθέτει, «και ο εξοπλισμός συμπεριφοράς τους σχεδιάστηκε με έξυπνο τρόπο ώστε να περιέχει μαγνήτες όπου χρειάζεται, έτσι ώστε τα ζώα να μπορούν να κινούνται ελεύθερα».

Ιη νίνο χειρισμός συμπεριφοράς των zebrafish με χρήση του Magneto2.0  

Τα άρθρα στην κατηγορία Special Edition είναι είναι αποτέλεσμα έρευνας, συγγραφής ή μετάφρασης της ιστοσελίδας ​και απαγορεύεται ρητά η πλήρης αναδημοσίευσή τους ή μέρους αυτής, καθώς και η αναπαραγωγή υλικού

Shares
😻 Φίλοι αναγνώστες της Γάτας, στο νέο μας ιστότοπο έχετε τη δυνατότητα να προσαρμόσετε το backround σύμφωνα με τις προτιμήσεις σας, λευκό ή σκούρο, από το κουμπάκι πάνω στο μενού 🔆🔘🌙. Το σκούρο θεωρείται πιο ξεκούραστο κατά τις βραδινές ώρες πριν τον ύπνο, ενώ εξοικονομεί ενέργεια στη μπαταρία κινητών κ.λπ
Previous Article

Εκστρατεία εμβολιασμού στο Ισραήλ: “Καταστροφικά αποτελέσματα σε όλα τα επίπεδα”

Next Article

Μόνο για εμβολιασμένους: Τα σενάρια για άμεση επανεκκίνηση δραστηριοτήτων

Related Posts