Восстановить зрение после 40 лет слепоты: на это способна оптогенетика! За достижения в этой научной области американский ученый Карл Дейссерот и его коллеги из Германии — Петер Хегеман и Георг Нагель получили Нобелевскую премию 2026 по физиологии и медицине.
Оптогенетика — достаточно молодая наука, изучающая способы управления нейронами при помощи света. Название "оптогенетика" ввел в научный оборот Дейссерот в 2006 году, в 2026 году технология отметила своё 20-летие, к которому и приурочили награждение Нобелевкой.
В начале 20 века выходят книги о снах, бессознательном Зигмунда Фрейда, который предположил, что нервная система состоит из отдельных нервных клеток. Через 100 лет Карлу Дейссероту с коллегами удалось заставить лабораторную мышь пережить воспоминание, которое сохранили 20 из миллиарда нейронов её мозга. Столетие назад Фрейд пытался понять, как возникают воспоминания, но у него не было доказательной базы. Награждённый только что Нобелевкой Дейссерот получил доказательства, применив для исследований в этой области оптоволокно, вирусы для генетических модификаций и каналродопсины зеленых водорослей.
Суть открытия новоиспеченных лауреатов Нобелевской премии в том, что им удалось избирательно активировать нейроны в мозге живых организмов, встроив в него точечный, дистанционно управляемый переключатель нейронов. В качестве переключателя использовали свет.
Технология, получившая название "оптогенетика", использовала уникальные белки каналродопсины. Они способны активироваться под действием сине-голубого света. Эти белки позаимствовали у одноклеточной зеленой водоросли хламидомонады. Они у неё находятся в специальном органе - так называемом глазке. Ученые получили каналродопсины из водоросли и включили их в генетическую конструкцию на основе аденоассоциированного вируса - того самого вектора, с помощью которого сегодня создают многие вакцины, в том числе и российскую вакцину против коронавируса "Спутник".
Оптическое волокно, подведенное прямо в мозг экспериментальных животных, позволило исследовать энграммы - физические носители памяти в мозге. (Энграмма - это совокупность изменений в нервной ткани и нейронных связях, которая сохраняет информацию о пережитом опыте).
В 2021 году ученые, использовавшие методы оптогенетики, произвели буквально революцию в медицине, совершив шаг от исследований назначения конкретных нейронов к лечению пациентов. Им удалось частично восстановить зрение человеку после 40 лет слепоты! Инъекция аденовируса с заданной генетической конструкцией заставила нейроны сетчатки синтезировать каналродопсины. А специальные очки, которые переводили изображение в серию световых импульсов на сетчатке, позволили пациенту различать контрастные предметы. Исследования в этой области продолжаются.
❗️Кратко:
Оптогенетика — это передовой научный метод, который объединяет генную инженерию и оптику для точного управления активностью живых клеток (в первую очередь нейронов) с помощью световых импульсов. В ДНК клеток внедряются специальные светочувствительные белки — каналородопсины (полученные из водорослей). Под воздействием света определенной длины волны (например, синего) эти белки открывают ионные каналы, активируя нейрон, или подавляют его активность. Метод позволяет возбуждать или выключать отдельные нервные клетки в живом мозге, не затрагивая соседние.
Технология уже помогла ученым расшифровать нейронные цепи, отвечающие за память, страх, жажду и эмоции, а также вернуть или удалить у мышей конкретные воспоминания.
Метод открывает перспективы для лечения слепоты, болезни Паркинсона, эпилепсии, депрессии, болезни Альцгеймера и последствий инсульта. А со временем оптогенетика заменит МРТ и ЭЭГ при исследовании мозга.
Исследования в области оптогенетики активно ведутся во всем мире, в том числе и в России.
