تکنیک اپتوژنتیک برای کنترل سیستم عصبی بومی‌سازی شد

تکنیک اپتوژنتیک در داخل کشور توسط متخصصان لیزر پژوهشکده لیزر و پلاسما دانشگاه شهید بهشتی و متخصصان علوم اعصاب مرکز تحقیقات علوم اعصاب این دانشگاه بومی‌سازی شد.

کد خبر: ۱۱۹۹۲۱۵

تاریخ: ۰۳ آذر ۱۳۹۴ - ۱۵:۰۴

به گزارش خبرگزاری دانا، حمید لطیفی مجری طرح «کنترل سیستم‌های عصبی با استفاده از اپتوژنتیک» درباره اهمیت این طرح گفت: تکنیک اپتوژنتیک با تلفیق دو تکنیک اپتیک و ژنتیک امکان مطالعه و کنترل عملکرد سلول‌های خاص در بافت‌های زنده را فراهم می‌کند؛ از مزیت‌های این روش این است که روش‌های نوری در مقایسه با روش‌های الکتریکی و دارویی به دلیل برخورداری از سرعت، دقت بالاتر و آسیب رسانی کمتر ابزار مناسبی در مطالعات علوم اعصاب هستند.

وی در ادامه افزود: سلول‌های عصبی در حالت طبیعی به نور حساس نیستند، بنابراین با استفاده از تکنیک‌های ژنتیکی یکسری کانال پروتئینی حساس به نور به نام پروتئین اپسینی در سیستم عصبی ایجاد شده که با استفاده از ابزارهای فیبرنوری با قابلیت کاشت در مغز حیوان نور لیزر به ناحیه مورد نظر مغزی رسانده می‌شود.

لطیفی عنوان کرد: با اعمال پالس‌های لیزری در طول موج مشخص کانال‌های یونی حساس به نور ایجاد شده در سیستم عصبی به نور پاسخ می‌دهند که در اثر این پاسخ یکسری از کانال‌های یونی باز و یا بسته می‌شوند، بنابراین تغییرات غلظت یونی در درون و بیرون سلول عصبی منجر به ایجاد سیگنال عصبی می‌شود.

عضو هیات علمی دانشگاه شهید بهشتی گفت: با توجه به ناحیه تحریکی مغز و نوع پروتئین اپسینی یک فعالیت عصبی فعال و یا غیر فعال می‌شود. در این طرح از پروتئین اپسینی «چانلروداپسین» (Channelrhodopsin) که با برهمکنش نور لیزر در طول موج 470 نانومتر کانال‌های سدیمی در سیستم عصبی فعال شده و منجر به فعال‌سازی سیستم عصبی می‌شوند، برای کنترل سیستم عصبی موش صحرایی در حال حرکت و همچنین در حالت بیهوشی حیوان استفاده شده است.

ثبت سیگنال عصبی از تک نورون و درمان بیماری‌های عصبی

مجری طرح کنترل سیستم‌های عصبی با استفاده از اپتوژنتیک اظهار کرد: در حالت بیهوشی نیز با استفاده از ساخت اپتورد بصورت همزمان تحریک نوری و ثبت سیگنال الکتریکی از یک تک نورون انجام شد که با دستیابی به این تکنولوژی امکان مطالعه شبکه نورونی امکان پذیر شده که قابلیت کاربرد برای درمان بیماری‌های عصبی را فراهم می‌کند.

بومی‌سازی تکنیک اپتوژنتیک در کشور

وی درمورد این که آیا پیش از این روش اپتوژنتیک برای مطالعه مغز در کشور ما استفاده شده است یا خیر، گفت: برای اولین بار با همکاری ستاد توسعه علوم و فناوری‌های شناختی اپتوژنتیک در داخل کشور توسط متخصصان لیزر پژوهشکده لیزر و پلاسما دانشگاه شهید بهشتی و متخصصان علوم اعصاب مرکز تحقیقات علوم اعصاب این دانشگاه بومی‌سازی شد.

لطیفی اظهار کرد: با توجه به اینکه تکنیک تحریک نوری سیستم‌های عصبی از اهمیت ویژه‌ای در پیشبرد علوم در مرز دانش برخوردار است، در حال حاضر کشورهایی از قبیل امریکا، کانادا، آلمان، روسیه و ژاپن به تکنیک اپتوژنتیک دسترسی دارند و ایران نیز با بومی‌سازی و توسعه این تکنیک در سطح بین‌المللی جایگاه ویژه‌ای خواهد یافت.

عضو هیات علمی دانشگاه شهید بهشتی درباره نتایج تحقیقات این پروژه گفت: در حال حاضر با دستیابی گروه اپتوژنتیک دانشگاه شهید بهشتی به تکنیک اپتوژنتیک، در داخل کشور نیز امکان کنترل سیستم عصبی حرکتی با ایجاد تغییر ژنتیکی در سیستم عصبی و تحریک نوری وجود دارد. در آزمایشگاه اپتوژنتیک با استفاده از این تکنیک حرکت حیوان در حال حرکت مورد کنترل قرار گرفته است.

وی تصریح کرد: با دستیابی به تکنیک بسته بندی ژن‌های اپسینی در ویروس و ساخت ابزارهای تحریک نوری و ثبت سیگنال الکتریکی بصورت همزمان (اپتورود) امکان مطالعه سیستم‌های عصبی وجود دارد که می‌توان با استفاده از نور لیزر یک فعالیت عصبی را فعال و یا غیر فعال کرد.

لطیفی خاطرنشان کرد: علاوه بر این آزمایشگاه اپتوژنتیک دانشگاه شهید بهشتی آماده خدمات‌دهی به سایر محققان علاقه‌مند در زمینه اپتوژنتیک است. با همکاری ستاد توسعه علوم و فناوری‌های شناختی امید است بزودی سیستم‌های مدار بسته اپتوژنتیک و کنترل از راه دور حیوانات با استفاده از نور لیزر انجام شود؛ در این سیستم‌های ابزارهای نوری جدیدی توسعه یافته که قابلیت مینیاتورسازی و کاشت بر روی جمجمه حیوان را دارند.

عضو هیات علمی دانشگاه شهید بهشتی درباره کاربردهای این فناوری خاطرنشان کرد: برای کاربردهای بالینی تکنیک اپتوژنتیک با مینیاتورسازی تمام تجهیزات لیزری و الکترونیکی با قابلیت کاشت در بدن بیمار موثر می‌شود. تکنیک اپتوژنتیک در حال حاضر در مطالعه مدل‌های حیوانی کاربرد دارد و در آینده نزدیک برای درمان نارسایی و کنترل ضربان قلب، درمان ناشنوایی، نابینایی و همچنین در درمان بیماری‌های عصبی از قبیل صرع، آلزایمر و پارکینسون کاربرد خواهد داشت.