استفاده از پشه در توسعه فناوری اپتوژنتیک

شاید بیشتر مردم در تمامی جوامع، پشه‌ها را آفتی بزرگ بدانند که به جز دردسر و مزاحمت کار دیگری نمی‌کنند. با این حال، محققان در بخش نوروبیولوژی موسسه علوم ویزمن به دنبال استفاده خوب از این خون گیرها هستند!

یک تیم تحقیقاتی نوآور، پروتئین حساس به نوری را از پشه ها گرفته و از آن برای ابداع یک روش بهتر برای تحقیق در مورد پیام هایی که از یک سلول عصبی به سلول عصبی دیگر در مغز موش‌ها منتقل می شود، استفاده کردند.

 یافته های این گروه تحقیقاتی در قالب مقاله‌ای با عنوان Efficient optogenetic silencing of neurotransmitter release with a mosquito rhodopsin در نشریه Neuron منتشر شده است.

 این نتایج می تواند به طور بالقوه به دانشمندان در حل اسرار قدیمی مغزی کمک کند و زمینه را برای درمان های جدید بیماری‌های اعصاب و روان باز کند.

محققان موسسه وایزمن از روش‌های ژنتیکی استفاده کردند که به آنها اجازه می دهند فعالیت مدارهای خاص مغز را "مهندسی معکوس" کنند تا عملکرد این مدارها را بهتر درک کنند. اپتوژنتیک از پروتئین‌های معروف به رودوپسین برای کنترل فعالیت سلول های عصبی در مغز موش استفاده می کند. رودوپسین‌ها پروتئین‌هایی هستند که نور را تشخیص می‌دهند و بیشتر به دلیل نقش آنها در اندام‌هایی مانند شبکیه چشم شناخته می شود.

 اما رودوپسین‌های موجود در مغز موش‌های مهندسی شده این تیم را قادر می سازد تا هنگامی که یک پرتو نور کوچک به مغز موش هدایت می شود، فعالیت نورون های خاص را کنترل کند. دانشمندان به ویژه به ارتباط بین نورون‌ها علاقه مند بودند.

اوفر یژار محقق ارشد و استاد موسسه علوم وایزمن، توضیح داد: «ما می توانیم وجود انتقال دهنده‌های عصبی مختلف را تشخیص دهیم، اما نورون‌های مختلف آن انتقال دهنده های عصبی را متفاوت می خوانند. اپتوژنتیک به ما امکان می‌دهد نه تنها" جوهر "را ببینیم، بلکه می توانیم" پیام "را رمزگشایی کنیم.»

در  طی سال‌های اخیر روش‌های اپتوژنتیک نتایج موفقیت‌آمیزی را در آزمایشگاه‌های سراسر دنیا ایجاد کرده‌اند. در این میان به طور خاص، رودوپسین‌هایی که برای مطالعات اپتوژنتیک در بخش کنترل فعالیت سیناپس استفاده می شود، ناقص هستند.

محققان احساس کردند که می توانند نسخه بهتری از رودوپسین ها را نسبت به نسخه های موجود در حال حاضر ایجاد کنند. یژار خاطرنشان کرد: «ما تصمیم گرفتیم که به اطراف خود نگاه کنیم و ببینیم چه راه حل‌های طبیعی در آنجا وجود دارد. به نظر می رسد، طبیعت حاوی انبوهی از تغییرات در مولکول رودوپسین است.  نه تنها در چشم حیوانات بلکه ماهی ها، حشرات و حتی پستانداران نیز آنها را در قسمت های مختلف بدن حمل می کنند. برخی احتمالاً برای تنظیم چرخه شبانه روزی خود، برخی دیگر برای اهداف هنوز ناشناخته از رودوپسین استفاده می‌کنند. بنابراین، تیم ما با یک لیست طولانی از پروتئین‌های رودوپسین شروع به کار کرد و اولین کار آنها ارزیابی این بود که کدام یک از آنها نیازهای ما را تامین می‌کند. سرانجام، به دو گزینه ماهی و پشه رسیدیم.»

رودوپسین پشه مناسب ترین گزینه بود. نویسندگان این مقاله می‌گویند: «ما نشان دادیم که این رودوپسین پشه، می تواند انتقال سیناپسی را از طریق مسیر سیگنالینگ به طور موثر سرکوب کند.»