Cercetătorii au dezvoltat o modalitate neinvazivă de a folosi optogenetica bioluminiscentă pentru a activa părți ale creierului

Cercetătorii au dezvoltat o modalitate neinvazivă de a folosi optogenetica bioluminiscentă pentru a activa părți ale creierului

©

Autor:

Cercetătorii au dezvoltat o modalitate neinvazivă de a folosi optogenetica bioluminiscentă pentru a activa părți ale creierului
Metodele de neuromodulare sunt esenÈ›iale pentru înÈ›elegerea funcÈ›iilor neuronale È™i a circuitelor cerebrale care stau la baza percepÈ›iei È™i acÈ›iunilor motorii. Tehnici tradiÈ›ionale precum microstimularea intracorticală (ICMS) au oferit informaÈ›ii valoroase, dar au limitări semnificative, cum ar fi lipsa selectivității celulare È™i capacitatea de a induce doar efecte excitatorii.
Optogenetica a revoluÈ›ionat domeniul, permiÈ›ând controlul precis al neuronilor specifici prin lumină. TotuÈ™i, necesitatea implantării unor surse externe de lumină implică proceduri invazive. Pe de altă parte, chemogenetica oferă o abordare mai puÈ›in invazivă, dar cu o precizie temporală redusă.

O soluție promițătoare vine din combinarea celor două: BioLuminescent-OptoGenetica (BL-OG). Această metodă utilizează bioluminescența generată intern pentru a activa opsinele, fără a necesita surse externe de lumină. Molecula centrală a acestei tehnici este LMO7, care combină o luciferază (enzimă bioluminescentă) cu o opsină sensibilă la lumină.

Cercetătorii de la University of Rochester Medical Center au investigat modul în care LMO7 răspunde la diferite concentraÈ›ii È™i rate de administrare ale substratului său, h-Coelenterazina (h-CTZ). Scopul a fost de a înÈ›elege dinamica temporală È™i funcÈ›ia doză-răspuns a bioluminescenÈ›ei generate, ca proxy pentru activitatea neuronală indusă de BL-OG.

SubiecÈ›i au fost È™oareci C57/BL6 modificaÈ›i genetic pentru a exprima LMO7 în cortexul somatosenzorial primar. Administrarea h-CTZs-a realizat prin injectare sistemică în vena cozii, la diferite concentraÈ›ii È™i rate de injectare. BioluminescenÈ›a a fost monitorizată printr-un craniu subÈ›iat, folosind o cameră EMCCD, permiÈ›ând o abordare minim invazivă.

Rezultate cheie

  • RelaÈ›ia liniară între doză È™i bioluminescență: Intensitatea bioluminescenÈ›ei a crescut proporÈ›ional cu concentraÈ›ia de h-CTZ, demonstrând un control predictibil al efectelor BL-OG prin ajustarea dozei de substrat.
  • Debut rapid al bioluminescenÈ›ei: Indiferent de concentraÈ›ie, bioluminescenÈ›a a apărut în aproximativ 10-18 secunde după injectare, indicând o activare neuronală promptă.
  • InfluenÈ›a ratei de injectare: DeÈ™i intensitatea maximă a bioluminescenÈ›ei nu a fost afectată de rata de injectare, timpul de debut È™i atingerea vârfului de activitate au fost întârziate la rate mai mici de administrare.
  • Durata efectului modulată de doză: Timpul de decădere a bioluminescenÈ›ei a crescut odată cu concentraÈ›ia de h-CTZ, permiÈ›ând ajustarea duratei efectelor neuromodulatoare prin controlul dozei.
  • Specificitatea efectului: Experimentele de control au confirmat că bioluminescenÈ›a observată a fost specifică expresiei LMO7 È™i nu a fost rezultatul auto-bioluminescenÈ›ei h-CTZ sau al zgomotului camerei.

Concluzii și implicații

Studiul demonstrează că BL-OG, prin utilizarea moleculei LMO7 și a administrării sistemice de h-CTZ, oferă o metodă fiabilă și predictibilă de neuromodulare. Această abordare combină avantajele optogeneticii - precizie spațială și temporală ridicată - cu beneficiile chemogeneticii - invazivitate minimă.

Posibilitatea de a controla atât intensitatea, cât È™i durata efectelor neuromodulatoare prin ajustarea parametrilor de injectare a luciferinei deschide noi direcÈ›ii în cercetarea neuroÈ™tiinÈ›ifică È™i în dezvoltarea terapiilor pentru afecÈ›iuni neurologice. În plus, capacitatea de a monitoriza în timp real efectele neuromodulării prin bioluminescență, fără a necesita implanturi craniene permanente, reprezintă un avantaj semnificativ pentru studiile in vivo.

Perspective viitoare

Următorii paÈ™i includ investigarea efectelor BL-OG la nivel de unitate celulară È™i în condiÈ›ii comportamentale, precum È™i explorarea aplicabilității acestei metode la alte tipuri de celule È™i regiuni cerebrale. De asemenea, adaptarea tehnicii pentru modele animale mai mari È™i, eventual, pentru aplicaÈ›ii clinice umane ar putea revoluÈ›iona modul în care abordăm neuromodularea terapeutică.

sursa: Science Daily

Data actualizare: 07-10-2024 | creare: 07-10-2024 | Vizite: 129
Bibliografie
Turning brain cells on using the power of light, link: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241003145454.htm
©

Copyright ROmedic: Articolul se află sub protecția drepturilor de autor. Reproducerea, chiar și parțială, este interzisă!

Alte articole din aceeași secțiune:

Din Ghidul de sănătate v-ar putea interesa și:
  • Terapia genetică locală pentru fibrilaÈ›ia atrială
  • Optogenetica
  • Optogenetica poate stopa crizele de epilepsie
  • Forumul ROmedic - întrebări È™i răspunsuri medicale:
    Pe forum găsiți peste 500.000 de întrebări și răspunsuri despre boli sau alte subiecte medicale. Aveți o întrebare? Primiți răspunsuri gratuite de la medici.
      intră pe forum