Optogenetikk

Optogenetikk er en teknikk innen biologi og nevrovitenskap som bruker lysfølsomme proteiner til å kontrollere celleaktivitet. Ved å introdusere opsiner i målcellene kan disse cellene gjøres følsomme for lys, slik at lysimpulser kan aktivere eller hemme elektrisk aktivitet i sanntid. Dette gir mulighet til presis tids- og romlig kontroll av bestemte cellepopulasjoner.

Fremveksten av feltet ble drevet av arbeidet med Channelrhodopsin-2 (ChR2) fra alger, som i 2005 ble vist å depolarisere nevroner ved blått lys. Siden har utviklingen av flere opsiner, inkludert halorhodopsin og archaerhodopsin, gjort det mulig å både aktivere og inhibere celler med ulikt lysbånd. Teknikken har utviklet seg fra dyrmodeller til forsøk i annet vev og, i begrenset grad, kliniske studier.

Praktisk optogenetikk krever genetisk målretting og levering av lys. Opsiner uttrykkes ved vektorbasert levering som adenoassosierte virale partikler (AAV) eller andre vektorbaserte systemer, kombinert med celletype-spesifikke promotorer. Lys leveres gjennom fiberoptiske implantater eller intrakraniale lysledningsenheter, og avanserte metoder som to-foton-stimulering muliggjør dypere målretting.

Bruksområder inkluderer kartlegging og modulering av nevronskretser i læring, hukommelse og atferd, studier av sirkadiske rytmer og sensoriske prosesser, og potensielle terapier. Innen synspersepsjon har optogenetikk bidratt til forskning om restaurering av syn hos dyr med retinal degenerasjon, og enkelte kliniske kontroller har sett på forsøk i retinas hos blinde pasienter. Andre potensielle anvendelser omfatter behandling av bevegelsesforstyrrelser, smerte og hjertets elektrofysiologiske ledningssystem.

Metoden har begrensninger: innføring av genetisk materiale, behovet for lys som kan kreve invasiv levering, risiko for immunrespons og fototoksisitet, samt utfordringer med varighet og presis kontroll hos mennesker. Etikk og sikkerhet er sentrale i oversettelsen til kliniske applikasjoner, og forskning fortsetter å vurdere ikke-invasive lysmetoder og forbedringer i målretting og sensorteknologi.