Свет и генетика
Воздействовать светом на гены научились всего несколько лет назад, дойдёт ли очередь до опытов на человеке?
Нередко научные идеи высказываются до того, как появляется техническая возможность их проверить. Их авторам остаётся либо ждать появления необходимого инструментария, либо разработать его самостоятельно. В нейробиологии, когнитивных науках гипотез, ждущих испытания экспериментом, на редкость много - в силу грубости существующих методов исследования, не сопоставимых со сложностью объекта. Однако новому поколению учёных можно позавидовать: у них появился способ получить ответы на многие ранее заданные вопросы и качественно продвинуться в понимании механизмов работы мозга.
Включение отдельных клеток с помощью света
В 2005 году стало очевидно, что в области нейронаук начался принципиально новый этап. Геро Мизенбек (Gero Miesenböck) из Йельского университета опубликовал впечатляющий эксперимент с мухами-дрозофилами, запуская у них характерное поведение с помощью света. Стереотипная реакция избегания, когда муха резко отталкивается от поверхности и улетает, управляется небольшим числом нейронов в её центральной нервной системе. С помощью генетических манипуляций и каскада реакций, основанного на фотолизе, Мизенбеку удалось сделать эти нейроны светочувствительными. Таким образом, направляя пучок ультрафиолета на муху, он мог избирательно возбуждать только те клетки, которые отвечают за данный тип поведения. На каждую вспышку света насекомое отвечало одним и тем же действием - мгновенно пыталось взмыть вверх. В контрольных экспериментах обычные мухи, нейроны которых не обладали искусственной светочувствительностью, подобных реакций на свет не проявляли. Равно как и те мухи, которых Мизенбек лишил головы, чтобы снять все сомнения в том, что поведение вызывается именно воздействием света на клетки, расположенные в грудных ганглиях, а не в зрительной системе. Безголовые животные (они могут жить до двух суток) также пытались улететь прочь, как только их освещали.
Спустя полгода биоинженеры из Стэнфордского университета и Института биофизики им. Макса Планка во главе с Карлом Дайсеротом (Karl Deisseroth) продемонстрировали новый способ фотостимуляции нейронов млекопитающих. Он обеспечивал беспрецедентно высокое временное разрешение избирательного управления активностью клеток. Методика основывалась на вирусной доставке в нейроны гена природного светочувствительного белка и была существенно проще той, что использовал Мизенбек. Эта публикация стала поворотным пунктом в обширной области нейрофизиологических исследований. В распоряжении учёных оказался эффективный инструмент узконаправленного действия, позволяющий проводить эксперименты, о которых раньше можно было только мечтать.
Далее о воздействии светом на гены читайте здесь