В 2002 году профессор Геро Мизенбёк (Gero Miesenbock) впервые сформулировал принципы метода, позволяющего использовать свет для контроля над нервными клетками. Спустя несколько лет Карл Дайссерот (Karl Deisseroth) из Стэнфордского университета описал технологию оптогенетики, наделавшую много шума в научном мире.
Суть метода, отработанного на плодовых мухах и мышах, состоит в следующем. С помощью вирусов учёные вводят в нейроны животных ген белка канального родопсина, полученный из зелёных водорослей вида Chlamydomonas reinhardtii. Белок встраивается в мембрану и при освещении синим светом пропускает внутрь клетки положительно заряженные ионы, тем самым активируя отдельные нервные цепочки.
В предыдущих работах с помощью тончайших оптоволоконных кабелей, имплантированных прямо в мозг, исследователи освещали определённые нейроны и тем самым "включали" и "выключали" у мышей чувство страха.
В 2010 году Дайссерот и его коллеги решили, что их технология может стать новым словом в медицине. Для поиска новых перспективных в коммерческом плане идей они учредил в Кремниевой долине (США) компанию Circuit Therapeutics. На первом этапе коллектив из 47 сотрудников решил отказаться от сложных экспериментов с мозгом и сосредоточился на более доступных подкожных рецепторах. Результаты их первого исследования были недавно опубликованы в издании Nature Biotechnology.
С помощью тех же вирусов они встраивали светочувствительный белок в мембраны нервных окончаний мышей. Затем животных помещали в контейнер из плексигласа. Когда учёные сквозь прозрачный пол освещали мышей синей лампой, те начинали метаться, пищать и лизать свои лапы, демонстрируя реакцию на боль. Жёлтый свет напротив блокировал болевые ощущения, даже когда на лапы мышей направляли горячий луч лазера.
"Наша работа открывает две захватывающие перспективы, — говорит вице-президент компании Майкл Каплитт (Michael Kaplitt). — Во-первых, мы можем включать и выключать нервы, ответственные за боль. Во-вторых, мы можем освещать животных извне без помощи специальных имплантатов".
Миллионы людей во всём мире вследствие болезней и травм постоянно испытывают хронические боли. При этом современная медицина в основном предлагает им обезболивающие препараты, которые часто вызывают побочные эффекты и привыкание. В будущем технология оптогенетики может стать хорошей альтернативой таблеткам. Если пациентам модифицировать клетки рецепторов, болевые ощущения будут проходить сразу после включения жёлтой лампы.
Конечно, на практике всё оказывается несколько сложнее и до начала клинических испытаний ещё очень далеко. В большинстве стран запрещены любые модификации генотипа человека и пройдёт еще не один год, когда эти правила смягчат. Мало того, пока не ясно, может ли свет влиять на рецепторы, расположенные глубоко под кожей, и какие именно типы боли можно облегчить с помощью нового метода.
Но всё-таки трудности не пугают руководство компании, и учёные намерены продолжать свою работу. Помимо экспериментов с болью они планируют применить оптогенетику для лечения тяжёлых психиатрических заболеваний.
Учёные имеют серьёзную поддержку в виде инвестиций от Стэндфордского университета и бывших руководителей Google Дэвида Джески (David Jeske) и Скотта Хэссэна (Scott Hassan). Правда, и конкуренты не дремлют. Бывший сотрудник лаборатории Дайссерота Эд Бойден (Ed Boyden) из Массачусетского технологического института, основал свою компанию Eos Neuroscience, которая также использует оптогенетику для подавления боли.
Также по теме:
Биологи подчинили мышей своей воле с помощью крошечных светодиодов
Болевой порог человека может меняться на протяжении жизни
Нейробиологи обнаружили восприимчивые к зуду рецепторы
Учёные создали полностью прозрачный мозг
Вакцина-имплантат сможет заменить серию уколов
Американские ученые научились вживлять в мозг искусственные воспоминания
