Beždžionių smegenims valdyti panaudoti lazeriai ir virusai

Nors toks metodas jau anksčiau buvo naudojamas žuvų, musių ir graužikų neuronų junginiams valdyti, tai yra pirmas kartas, kai ši technlologija buvo pritaikyta primatams. "Tai padės pagrindus naujo tipo terapijoms, skirtoms gydyti pačius įvairiausius psichiatrinius sutrikimus", sako Masačūsetso Technologijų Instituto (MIT) neurologijos mokslininkas Ed'as Boyden'as, kuris kartu su kolega Xue Han'u vadovavo šiam tyrimui.

Šio optogenetinio metodo metodo "žavesys" slypi jo savitume. Panaudodami lazerių ir genetinės inžinerijos priemonių derinius, mokslininkai gali milisekundės tikslumu kontroliuoti tam tikrų klasių neuronų suveikimus. Taip galima kontroliuoti problematines ląsteles, tuo pat metu paliekant nepaliestas "niekuo dėtas" jų kaimynes ir taip sumažinant potencialių šalutinių efektų tikimybę.

Tam tikro tipo kanalo neuronai yra infekuojami mėlynai šviesai jautriais virusais, kurie tyrimų pradžioje buvo išgauti iš dumblių, o jų kolonijos vėliau buvo užaugintos laboratorijoje. Pašvitinus infekuotus neuronus mėlynu lazeriu, kanalas atsidaro, jonai pradeda judėti į ląstelę ir neuronas perduoda impulsą. Metodui ypač svarbu tai, kad virusas būtų injekuojamas tik į labai mažą smegenų sritį, ir infekavus virusais kanalas gali būti aktyvuojamas tik tam tikro tipo neuronuose. Siauras lazerio spindulys leidžia jį nutaikyti į labai mažą paviršiaus plotą. Tikslus nutaikymas yra esminis skirtumas lyginant su dabartiniais metodais, tokiais kaip vaistai ir elektrodai - abu šie būdai pasižymi daug platesne poveikio zona.

Optogenetinį metodą 2005 metais sukūrė Stanfordo Universiteto mokslininkai Boyden'as ir Karl'as Deisseroth'ai ir nuo to laiko jis yra naudojamas siekiant suprasti, kaip įvairios neuronų grandinės kontroliuoja elgsenos ypatumus, pavyzdžiui, pelės mokymosi procesą arba žuvų gebėjimą išvengti plėšrūnų. Tačiau iki šiol mokslininkai dar niekada nebuvo išmėginę metodą taikyti primatuose - o tai yra esminis žingsnis siekiant technologiją pritaikyti žmonėms.

Boyden’o tyrimų rezultatai rodo, kad technologija ne tik tinkama primatams, bet ir yra saugi. Bengališkosioms makakoms (lot. Macacus rhesus) per aštuonis-devynis mėnesius trukusį kursą buvo suleistos kelios injekcijos ir buvo atliekama neuronų stimuliacija lazeriu, po ko nebuvo nustatyta jokių neuronų pažeidimo ar smegenų imuninės sistemos aktyvavimo požymių. Imuninės sistemos reakcijos stebėjimas būtinas, kadangi bandymuose buvo naudojami virusai.

"Su specifinių tipų ląstelėmis yra susiję daugelis sutrikimų", sako Boyden'as. "Terapijos metu norima paveikti tik tam tikras ląsteles, paliekant kitas neliestas. Galimybė panaudoti šviesą įjungiant ir išjungiant šias ląsteles iš principo leidžia sukurti naujo tipo gydymo metodus", sako tyrinėtojas. Ateityje gauti rezultatai gali būti panaudoti kuriant neuroninius stimuliatorius, kurie pakeistų dabartiniu metu giliesiems smegenų sluoksniams stimuliuoti naudojamus elektrodus, kurių paskirtis - aktyvuoti arba slopinti įvairiausių tipų neuronus. Gilusis smegenų stimuliavimas jau dabar rodo daug žadančius rezultatus gydant Parkinsono ligą, epilepsiją ir depresiją. Tačiau elektrodais negalima tiksliai išskirti norimos smegenų srities, dalinai dėl ko sukeliami žymūs šalutiniai poveikiai. "Mūsų gebėjimai sumažinti smegenų problemas gali atsiremti į tai, kiek bus sukeliama šalutinių poveikių", sako Boyden'as. "Mes galėtume surasti būdus išjungti traukulius, tačiau pašaliniai poveikiai gali būti neleistini. Aktyvuodami tiksliai tam tikro tipo ląsteles mes galėtume sukurti neuromoduliatorius ir sukurti tiesioginius gydymo metodus, tuo pat metu išsaugodami paciento gyvenimo kokybę".