Одним из первых применений оптогенетики в медицине может быть имплантируемое устройство для обезболивания

Одним из первых применений оптогенетики в медицине может быть имплантируемое устройство для обезболивания

Создано миниатюрное устройство, взаимодействующее с нервными клетками спинного мозга и модулирующее активность центральной и периферической нервной системы.

В этом году лауреатами крупнейшей научной премии Breakthrough Prize, учрежденной российским бизнесменом Юрием Мильнером, стали ученые, проложившие дорогу для развития оптогенетики. Это новейшее научно-технологическое направление, в котором осуществляются манипуляции с нервными клетками за счет внедрения в них специальных белков, реагирующих на внешние сигналы (свет).

В настоящее время ученые пытаются добиться того, чтобы источник света мог непосредственно воздействовать на нейроны. При этом они сталкиваются с объективными трудностями - как правило, нервные клетки надежно защищены от внешней среды. Сюнь Иль Парк (Sung Il Park) из Университета Иллинойса в Урбана-Шампэйн, Иллинойс (University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, Illinois, USA) и коллеги смогли преодолеть эти проблемы. Они создали устройство, в котором оптогенетическую модуляцию обеспечивает беспроводной источник питания, соединенный с миниатюрными светодиодами. Прибор отличается маленькими размерами, гибкостью, способен растягиваться и полностью совместим с биологическими тканями.

Ученые провели эксперименты с генетически-модифицированными мышами. В их нервные клетки были встроены светочувствительные белки. Сюнь Иль Парк и коллеги запускали мышей в лабиринт, и когда мыши добирались до определенных участков, радиосигналом включали устройство. Светодиод активировал нейроны и мыши чувствовали дискомфорт. После того, как мыши покидали эту область лабиринта, устройство выключали. Дискомфорт исчезал. В результате мыши быстро поняли, какие участки лабиринта представляют опасность и в дальнейшем избегали их. Серия экспериментов позволила подтвердить, что устройство позволяет добиться эффективного контроля над нервными сигналами периферической нервной системы, а также спинного мозга.

По мнению разработчиков, миниатюрные размеры прибора допускают его применение для контроля иннервации мочевого пузыря, желудка, кишечника и других внутренний органов. Однако одно из первых применений он найдет в обезболивании. Контроль над болевыми сигналами из периферических органов в мозг позволит в корне изменить подход к лечению целого ряда хронических заболеваний.