Optogenetica: știința premiată cu Nobel care aprinde și stinge neuronii cu ajutorul luminii
Descoperirea optogeneticii a pornit de la cercetarea algelor. În optogenetică, oamenii de știință controlează neuronii stimulându-i cu lumină, ceea ce ar putea deschide calea unor progrese în afecțiuni precum demența, depresia și orbirea.
Trei oameni de știință au primit premiul Nobel pentru medicină pentru activitatea lor în acest domeniu: neurologul american Karl Deisseroth și cercetătorii germani Peter Hegemann și Georg Nagel.
„Capacitatea de a manipula celulele printr-o combinație de lumină și genetică a fost transformatoare pentru întregul spectru al științelor biologice”, a declarat Simon Schultz, profesor de neurotehnologie la Imperial College London.
Descoperirea proteinei sensibile la lumină
Într-un tip de alge verzi, Hegemann și Nagel au descoperit o proteină sensibilă la lumină, pe care au numit-o canalrodopsină. Deisseroth a introdus-o genetic într-o celulă și a stimulat-o cu lumină, ceea ce a declanșat un semnal nervos la șobolani și șoareci.
Controlând lumina, cercetătorii pot activa sau dezactiva semnalul unui neuron cu o precizie extrem de fină. Oprind unii neuroni și observându-i pe alții, ei pot urmări ce zone ale creierului influențează anumite funcții.
Prezentând premiul, Abdel El Manira, membru al comitetului Nobel pentru medicină și neurocercetător, a afirmat că descoperirea a făcut lumină asupra unor funcții „de la comportamentul parental și agresivitate până la anxietate și frică, precum și asupra unor impulsuri fiziologice fundamentale precum setea și aportul de apă”.
Memorie, orbire și boli nervoase
Schultz a relatat că echipele sale au folosit optogenetica „ca tratament în buclă închisă pentru tulburările de memorie”, prelungind impulsurile care ajută creierul să stocheze amintiri. „Următorul pas este să demonstrăm că putem îmbunătăți învățarea și memoria în sarcini complexe”, a spus el.
Jose-Alain Sahel, fondator al Institutului Vederii din Paris, a declarat că echipa sa a realizat studii promițătoare folosind optogenetica pentru a trata o boală degenerativă. Aceștia au folosit terapia genică pentru a introduce proteina cheie în celulele defecte ale ochiului unui pacient și au proiectat lumină prin ochelari speciali, reușind să activeze celulele retiniene.
„Restaurarea vederii este probabil terenul cel mai fertil pentru progrese medicale relativ rapide” în acest domeniu, a declarat Marco Tripodi, biolog molecular senior la Universitatea Cambridge.
Dincolo de astfel de intervenții terapeutice directe, optogenetica ar putea servi drept „instrument de descoperire care relevă noi ținte terapeutice pentru bolile neurologice și psihiatrice”, a spus Tripodi. Epilepsia și boala Parkinson „oferă exemple evidente în care capacitatea de a controla cu mare precizie populații definite de neuroni ar putea fi, în cele din urmă, valoroasă”, a adăugat el.
Cercetarea premiată ar putea ajuta la „înțelegerea a ceea ce nu funcționează corect în boli precum Alzheimer și epilepsie”, a declarat Jorge Brotons Mas, cercetător în neuroștiințe la Universitatea CEU Cardenal Herrera din Spania.
Sănătatea mintală și limitele actuale
Cercetările urmăresc, de asemenea, să contribuie la abordarea depresiei și a tulburărilor de anxietate. Christopher Rowlands, profesor asociat de bioinginerie la Imperial College, a remarcat că există „studii incipiente” care analizează utilizarea acestei tehnologii pentru tratarea unor afecțiuni precum tulburarea de stres post-traumatic și dependența.
În cadrul ceremoniei de decernare de la Stockholm, jurnaliștii i-au întrebat pe membrii comitetului dacă știința aruncă lumină asupra paralelor dintre creierul real și cel artificial și dacă ar putea ajuta la înțelegerea conștiinței subiective. „Deocamdată, acest instrument nu ne ajută să înțelegem ce este conștiința”, a răspuns El Manira. „Va fi un premiu Nobel peste câțiva ani, sunt sigur.”
