Rejestracja

Please leave these two fields as-is:
UWAGA: Prosimy o rozwiązanie prostego równania matematycznego!
zamknij

Zaloguj się

Zapomniałeś hasła?

Jeżeli nie pamiętasz swojego hasła, wyślemy Ci nowe - wystarczy skorzystać ze specjalnego formularza
Przypomnij mi hasło

Zarejestruj się
Napisano: 06 lipca 2011

Liczba komentarzy: 1
Ratunek dla cukrzyków rodem z science fiction

Czy ekspresja konkretnego genu może być tak prosta jak włączenie światła? Czy możemy kontrolować zachowania zwierząt poprzez zapalanie lub gaszenie światła? Szybko rozwijająca się dziedzina nauki, jaką jest optygenetyka, udowadnia, że jest to możliwe.

Zespół szwajcarskich naukowców zmodyfikował komórki, które są zbliżone do mechanizmu włączania i wyłączania światła: ekspresja genu następuje tylko wtedy, gdy organizm skąpany jest w niebieskim świetle. W jednym z doświadczeń naukowcy umieścili u myszy geny produkujące peptyd przeciwcukrzycowy. Geny te kontrolowane były optogenetycznym przełącznikiem, co pozwoliło na regulację poziomu glukozy poprzez włączenie lub wyłączenie światła. Jak to możliwe? Otóż sercem całego projektu badawczego jest melanopsyna — białko podobne do opsyny, wrażliwe na światło niebieskie w szczególności o długości fali 479 nanometrów. Znajdująca się w siatkówce oka melanopsyna wychwytuje fotony docierające do oka, rejestruje zachodzące w czasie zmiany intensywności oświetlenia, czyli pracuje jako „licznik” fotonów, przez co uczestniczy w regulacji cyklu okołodobowego. Molekularne działanie tych komórek polega na zmianie struktury melanopsyny po wzbudzeniu jej światłem, co powoduje kaskadę reakcji, które ostatecznie prowadzą do napływu jonów wapnia i impulsu elektrycznego.

Biolog Martin Fussenegger z Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii w Zurychu i koledzy z projektu badawczego z powodzeniem przenieśli gen melanopsyny do ludzkich zarodkowych komórek nerki, co sprawiło, że komórki nerki stały się wrażliwe na światło. Jednak aktywacja ich światłem niebieskim nie powoduje wzbudzenia impulsu elektrycznego, lecz pozwala czynnikowi transkrypcyjnemu na wniknięcie do jądra i aktywacji genów NFAT.

Gen NFAT został odkryty w komórkach układu odporności około 20 lat temu. Koduje białko kluczowe w regulacji odpowiedzi komórek odpornościowych na obecność innych, obcych komórek, jak organizmy chorobotwórcze. U pacjentów, którym przeszczepia się organy od obcych dawców, hamuje się aktywność genu NFAT, aby zapobiec odrzuceniu komórek dawcy.

Technika ta może być bardzo przydatna w tkankowej produkcji niektórych terapii nowotworowych. Niekontrolowana produkcja takich związków może doprowadzić do zahamowania wzrostu komórek a nawet ich śmierci. Dlatego optogenetyka jest metodą zupełnie innowacyjną — pozwala na kontrolę gęstości komórek. Gen można w każdej chwili włączyć lub wyłączyć światłem.

Wracając do problemu cukrzycy naukowcom udało się wszczepić pod skórę myszy przejrzyste mikrokapsułki wrażliwe na określone światło. Zawierały one wariant glukagonopodobnego peptydu 1, który ulegał ekspresji po wzbudzeniu pulsującym światłem. Leczenie takie niesie nadzieje chorym na cukrzycę typu drugiego. Już po 48 godzinach eksperymentu okazało się, że u badanych gryzoni znacznie wzrósł poziom insuliny a co za tym idzie zwiększyła się tolerancja na glukozę.

Optogenetykę w neurobiologii stosuje się od dobrych kilku lat. Możliwa jest m.in. manipulacja behawiorem zwierząt po wzbudzeniu określonym światłem. W internecie można znaleźć mnóstwo filmów demonstrujących działanie optogenetyki, między innymi ten.

Nowe podejście do optogenetyki regulującej ekspresję genów wykracza jednak znacznie poza zakres jej stosowania do tej pory. Być może już wkrótce chorzy na cukrzycę zapomną o uciążliwych pompach insulinowych, a nowotwory złośliwe zostaną poskromione. Jedno jest pewne: optogenetyka nie powiedziała jeszcze ostatniego słowa.

Dagmara Holm

Czy ekspresja konkretnego genu może być tak prosta jak włączenie światła?

Tutaj można przeczytać więcej na ten temat.

image_pdfimage_print
Podziel się ze znajomymi
Skocz do formularza

Komentarze 1

  1. 1

    Kolejny fantastyczny przykład zastosowania optogenetyki. Zdaje się, że w komentarzu do poprzedniego artykułu o optogenetyce, pisałam o tych samych badaniach. Po przemyśleniach, doszłam do wniosku, że mechanizm działania systemu w nerkach i neuronach nie może być znowu aż tak diametralnie różny, jak podają w materiale źródłowym. Zmiana konformacyjna NFAT, prowadząca do odsłonięcia sekwencji sygnałowej kierowania do jądra, następuje wskutek defosforylacji bogatego w serynę N-końca NFAT przez kalcyneurynę, a jej aktywacja z kolei zachodzi przy udziale kalmoduliny – sensora jonów wapnia…

    6 lat temu profil
  2. Dodaj komentarz
    (wymagany)
    (wymagany)
    (wymagany)

    Pola oznaczone znaczkiem W są obowiązkowe. Musisz wypełnić wszystkie pola wymagane, aby dodać komentarz.
    Twój adres email, który podasz nie zostanie opublikowany z Twoim komentarzem.

    W treści komentarza dozwolone są tagi XHTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

do góry