Optogenetik

Skitse af optogenetiske principper

Optogenetik er en biologisk teknik, der anvendes til at karakterisere og manipulere aktiviteten i neuroner eller andre celletyper ved hjælp af lys. Dette opnås ved med genteknologi at overføre lysfølsomme proteiner som ionkanaler, ionpumper, transkriptionsfaktorer eller enzymer i de pågældende celler.

I 2005 blev det første lysfølsomme protein, channelrhodopsin ^(en), en ionkanal, etableret som et værktøj til genetisk målrettet, optisk fjernstyring, “optogenetik,” af neuroner, neurale kredsløb og adfærd. Altsammen starten på en udvikling, der førte til tildelingen af Nobelprisen i fysiologi eller medicin i 2026 til Karl Deisseroth, Peter Hegemann og Georg Nagel for deres opdagelser vedrørende lysstyrede ionkanaler og optogenetik.

Fotostimulering

På enkeltcelleniveau muliggør lysaktiverede proteiner en præcis styring af biokemiske signalveje.

I genetisk definerede grupper af neuroner er muligheden for lysstyring blevet brugt til at studere og forstå indlæring, beslutningstagning, frygterindring, parringsadfærd, afhængighed, fødeindtagelse og bevægelse.

I en medicinsk anvendelse af optogenetisk teknologi lykkedes det delvist at genoprette synet hos en blind patient med retinitis pigmentosa.

Optogenetiske teknikker indføres generelt for at kortlægge hjernens funktionelle forbindelser.

Et perspektiv er at optogenetik måske vil kunnne regulere anfaldslignende tilstande i den menneskelige hjerne og dermed undgå epilepsioperationer.

Biokemi

Af lysfølsomme proteiner kaldet opsiner ^(en) anvendt til optogenetik kan nævnes:

• Channelrhodopsin-2 (ChR2),
• Designer-channelrhodopsins,
• Halorhodopsin (NpHR),
• Archaerhodopsin (Arch),
• CheRiff