Ultrahanggal is szabályozható lehet a sejtek működése

Egyelőre csak fonálférgekben tesztelték az új technikát, de a szonogenetika az optogenetikánál is jobb lehetőséget nyújthat a sejtek szelektív vezérlésére.

Ultrahanggal is szabályozható lehet a sejtek működése

Újfajta nem invazív módszert fejlesztettek ki a Salk Intézet kutatói a neuronok, a szív és az izmok sejtjei, illetve más sejtek szelektív aktiválására. A szakértők az optogenetikapéldáját utánozták, csak éppen nem fénnyel, hanem ultrahanggal vették rá a működésre a sejteket. A szonogenetika, amely az orvosi ultrahangvizsgálatok során alkalmazott hullámhosszakat használja, több előnnyel is rendelkezik a fénnyel való aktiválással szemben, így jelentősen előrehozhatja a szelektív sejtaktiválási technológia emberi terápiákban való alkalmazásának megkezdését.

Az optogenetika alkalmazása során a kutatók fényérzékeny membránfehérjéket adnak hozzá a tanulmányozni kívánt neuronokhoz, így képessé válnak ezen ioncsatornák aktiválására, és ezzel a sejt kívülről való vezérlésére is. A neuronok be- és kikapcsolására azért van szükség, mert ilyen módon rengeteget meg lehet tudni arról, hogy pontosan milyen feladatot is végeznek el az adott sejtek. A technológia használata azonban egyre nagyobb nehézségekbe ütközik, ahogy egyre mélyebb agyi rétegekben szeretnék ezt alkalmazni. Ehhez rendszerint egy optikai szálat kell beültetni, amely eléri a célba vett sejteket, ráadásul a fény szóródik a környező szöveteken is, ami szintén megnehezíti az optogenetikai módszerek használatát.

Sreekanth Chalasani és kollégái az említett akadályok miatt döntöttek úgy, hogy megkísérelnek kidolgozni egy olyan eljárást, amely az optogenetikához hasonlóan működik, ám nem igényel komoly agyműtét, ha el akarják érni vele a mélyebben fekvő sejteket. Erre alacsony frekvenciájú ultrahangot alkalmaztak, amely a fénnyel ellentétben jelentős szóródás nélkül képes áthaladni a testen. A kutatócsoport tagjai először is azt igazolták, hogy a fonálféreg esetében az állat testét körülvevő folyadékba juttatott mikroszkopikus gázbuborékok segítségével lehetséges annyira felerősíteni az ultrahang-hullámokat, hogy azok ártalmatlanul keresztülhatoljanak az féreg testén. A buborékok a nyomáshullámok hatására ritmikusan növekednek, majd összehúzódnak, és ezek a rezgések haladnak tovább féreg testének mélyére, magyarázzák a kutatók.

A fonálféreg eleve rendelkezik is egy olyan ioncsatornával (TRP‒4), amely reagál ezekre a hullámokra: amikor ezek elérik a csatornát, az megnyílik, és aktiválja a sejtet. Ennek ismeretében a szakértők olyan idegsejtekhez adták hozzá az ioncsatornát, amelyek normális esetben nem rendelkeznek ezzel a fehérjével. Így képesek voltak olyan neuronokat is aktiválni, amelyek korábban nem reagáltak az ultrahang jelenlétére, és ahogy a mellékelt videón látszik, egy jól eltalált ultrahang-pulzussal megfordították a fonálféreg haladási irányát.

A szonogenetikát eddig csak fonálférgeken tesztelték, de a TRP‒4 elviekben bármilyen kalcium-érzékeny sejttípushoz hozzáadható, így az ember bizonyos sejtjeihez is, mondja Chalasani. Ezt követően mikrobuborékokat kell a véráramba fecskendezni, a kontrasztanyagos képalkotó eljárásoknál alkalmazott megoldásokhoz hasonló módon, majd be is lehet indítani az ultrahang-készüléket. Ilyen módon műtét nélkül lehetnek vezérelhetők az agyi neuronok vagy a különböző izomsejtek.

Mindez persze csak akkor lehetséges, ha a módszer az emlős agyban is alkalmazhatónak bizonyul, teszi hozzá Chalasani, aki már meg is kezdte az előkészületeket arra, hogy egereken tesztelje a szonogenetikát. Ha beválik a módszer, mind az optogenetika, mind a szonogenetika nagyon sokban járulhat hozzá az agy és más szövetek működésének megértését célzó alapkutatásokhoz, illetve a sejtaktiválás vizsgálatához is. Ha pedig ezek titkait sikerült feltárni, akár olyan terápiák is kidolgozásra kerülhetnek, amelyek során a betegség által érintett sejteket ki- vagy éppen bekapcsolják. Ehhez persze azt a problémát is meg kell majd oldani, hogy hogyan lehet az ultrahangra (vagy fényre) érzékeny ioncsatornákat bejuttatni a felnőtt emberi sejtekbe.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward