Венчурная деятельность
Стадии развития венчурной компании
Информация о компании
Электронная библиотека
Партнеры
Полезные ссылки
Карта сайта

ОПТОГЕНЕТИКА - научный метод года

Статьи и публикации

ОПТОГЕНЕТИКА. ОПТОГЕНЕТИКА – новый механизм управления клеткой. Генная инженерия и оптогенетика используют флуоресцентные меткиОПТОГЕНЕТИКА – это методика исследования работы нервных клеток, заключающаяся во внедрении в их мембрану специальных каналов - опсинов, реагирующих на возбуждение светом. Для экспрессии каналов используются методы генной инженерии, для последующей активации либо ингибирования нейронов и сетей используются лазеры, оптоволокно и другая оптическая аппаратура.

Журнал Nature Methods признал ОПТОГЕНЕТИКУ «научным методом года». Способ воздействия на клетки при помощи световых импульсов позволяет, в частности, управлять поведением животных. ОПТОГЕНЕТИКА обещает радикальный прорыв в области биомедицинских исследований.

Суть ОПТОГЕНЕТИКИ заключается именно в целенаправленной перестройке клеток таким образом, чтобы они могли реагировать на свет. Нейроны, которым свет обычно безразличен, после встраивания в них дополнительных генов начинают производить белковые молекулы. А те в ответ на облучение светом запускают процессы, вызывающие нервный импульс - аналогичным образом можно создать клетки мышц, сокращающиеся «по указке» лазера.

ОПТОГЕНЕТИКА - сравнительно новый метод в молекулярно-биологических исследованиях, - основана на флуоресцентных белках и белках, способных реагировать на свет.

Наиболее эффектный пример возможностей ОПТОГЕНЕТИКИ и олицетворением «научного метода 2010 года» стала живая мышь с лазерным управлением, бегающая по клетке. Мышь послушно поворачивает влево в ответ на лазерный импульс. Тонкий оптоволоконный кабель, прозрачный световод, передает свет лазера непосредственно в мозг животного, а модифицированные нервные клетки преобразуют свет в нервные импульсы.

Механизм дистанционного управления клеткой

Возможность управлять клетками при помощи света неоценима для исследователей, работающих с самыми разными объектами и бьющихся над решением самых различных задач, например, над изучением нервной системы беспозвоночных животных - ученым иногда известно положение каждого нейрона у них, известны все связи между клетками, но не всегда понятны их функции. Переключая лазером отдельные нервные клетки, можно установить их назначение, - подобно тому, как специалист по ремонту электронного оборудования опытным путем ищет причину неполадок, последовательно проверяя разные цепи.

Можно сделать так, что реакцией клетки будет не нервный импульс, а цепочка биохимических реакций, меняющая активность тех или иных генов. В таком случае ученые получают удобный инструмент для изучения сложной системы внутриклеточной сигнализации: экспрессию изучаемого гена можно запустить вспышкой света.

Экспрессией генов называют процесс синтеза того продукта, который ген кодирует: молекулы РНК, с которой в ряде случаев дальше синтезируется и какой-либо белок (а иногда РНК и сама по себе является конечным продуктом).

Внутриклеточные сигналы, которые можно изучать при помощи управляемых светом белков, в свою очередь, могут быть частью практически любого процесса. Аномальное деление раковых клеток, отложения белковых бляшек при болезни Альцгеймера, гибель клеток при болезни Паркинсона, приобретение стволовой клеткой окончательной «профессии» или деление и перемещение клеток эмбриона в ходе его развития - речь идет именно о методе, а не о конкретной исследовательской работе.

Управление клетками при помощи света уже сейчас теснит такой традиционный метод воздействия, как стимуляция электрическими импульсами. Свет к клеткам может проходить непосредственно через живую ткань, его можно передавать по волокнам из химически инертного стекла, при необходимости быстро переключаться с одной клетки на другую без протыкания ткани - и это еще не все.

Синтез флуоресцентной метки

Другая возможность, открывшаяся в последнее десятилетие перед учеными - заставлять клетку синтезировать вместе с каким-либо белком флуоресцентную метку. Если, к примеру, исследователям интересно проследить за накоплением бета-амилоидного белка, который играет ключевую роль в болезни Альцгеймера, - то они могут получить клетки, которые своим свечением сигнализируют о том, что в них начал синтезироваться данный белок.

Причем по яркости сигнала можно определить количество белковых молекул, а по их местонахождению - выяснить, где откладывается интересующее ученых вещество. Таким образом, при помощи света можно управлять работой клеток и одновременно наблюдать за результатами, причем все это без повреждения даже такого деликатного объекта, как мозг живой и активно передвигающейся по клетке лабораторной мыши!

Современные методы генной инженерии позволяют создать животное, которое будет синтезировать флуоресцентную метку в живых тканях. Например, ученым удалось вывести трансгенных мышат с зеленым флуоресцентным белком.

Стоит пояснить, что флуоресцентные метки - это не те, которые светятся в темноте сами по себе (явление испускания света в темноте носит название люминесценция). Флуоресцентный краситель поглощает квант одного цвета (к примеру, синий, или даже ультрафиолетовый) и испускает квант другого цвета, с меньшей энергией. Если посветить на зеленый флуоресцентный белок синим лазером, то он засияет зеленым светом.

Еще в 2007 году биологами из Гарвардского и Кембриджского университетов была получена потрясающая по своей красоте серия микрофотографий мозга, созданной трансгенной мыши, каждый нейрон которой окрашивался в случайно выбранный цвет за счет комбинации трех флуоресцентных белков.

ОПТОГЕНЕТИКА - что дальше?

О работах в области ОПТОГЕНЕТИКИ специалисты уже много писал ранее - и, судя по представленным на страницах Nature Methods статьям, эта область будет бурно развиваться в ближайшие годы.

В отдаленной перспективе можно ожидать не просто широкого применения управляемых светом живых систем в лабораторной практике (хотя уже сегодня примерно 800 лабораторий по всему миру, так или иначе, используют оптогенетические методы), но и развития технологий, напрямую связывающих с электронными устройствами человеческий мозг.

Лазерная стимуляция нервных клеток - высокоточная, не повреждающая ткань и, основанная на не вызывающих отторжения вживленных световодах, уже использовалась в 2008 году на животных для установления связи между электронной схемой и головным мозгом. Не исключено, что нейро-интерфейс будущего, позволяющий, к примеру, ощущать механическую конечность как свою собственную, будет оснащен не электрическим, а оптическим разъемом.

 
Каталог ИНВЕСТИЦИОННЫХ ПРОЕКТОВ
Случайная новость

Хоть раз в жизни каждый человек сталкивается с переездом. Это довольно сложный и трудоемкий процесс. В этой статье вы сможете узнать о том, как самостоятельно организовать переезд. Для этого нужно учесть несколько следующих советов:

Подробнее ...

Вы стремитесь начать новый бизнес с нуля или планируете диверсифицировать уже существующий? Тогда вам следует обратить внимание на такой вид деятельности, как торговля спортивным питанием. Учитывая тот факт, что число наших соотечественников, которые стремятся вести здоровый образ жизни и иметь спортивное телосложение, неуклонно растет, данный бизнес является весьма перспективным. Он способен принести предпринимателям хорошую прибыль.

Подробнее ...

Чтобы избежать множества аварий катастрофического характера в быту и на промышленных предприятиях, используют клапан ктз. Данный клапан используется для того, чтобы осуществилось своевременное закрытие газопровода при различных ситуациях. Прекращение газа происходит автоматически. Данный вид клапана устанавливают на газопроводе подающего газ к различным бытовым приборам и в производстве. Он срабатывает при пожаре, а также при сильном нагревании.

Подробнее ...

Как компании не потерять лицо и выжить в условиях жесткой конкуренции

Легальность той или иной организации можно проверить как прямыми способами, так и косвенными. К первым относятся полная и своевременная уплата компанией налогов – своих общих и в отношении каждого сотрудника, постановка на учет во всех обязательных фондах и регулярная сдача отчетности, полная прозрачность в отношениях с клиентами. 

Подробнее ...