Optogenetik

Vikipedi, özgür ansiklopedi

Optogenetik, ışık sayesinde ve genetik yardımla beyin hücrelerini araştıran yeni gelişmekte olan bir bilim dalı.

Genleriyle oynanmış hücrelerin ışık ile davranışlarının kontrol edilmesini içerir. Yakın gelecekte parkinson, epilepsi, kalpte ritim bozuklukları gibi birçok nörönal hastalığın tedavisinde başarılı bir şekilde uygulanabileceği tahmin ediliyor.[1]

Optogenetik (Yunanca optikós 'görünür, görülen" ve genetikos 'köken'), bir hücrenin işlevlerini hem izleyebilmek hem de kontrol edebilmek için genetik ve optik yöntemlerin birlikte kullanıldığı bir bilim dalıdır.[2] Hücrelerin genetiği değiştirilerek ışığa duyarlı proteinleri sentezlemesi sağlanır ve daha sonra proteine uygun ışık kullanılarak hücrenin işleyişi izlenir veya etkilenir.[3] Belli hücrelerin ışığa duyarlı hale getirilmesi ve uygun ışık sistemleri canlılarda belli işlevlerin non-invazif şekilde izlenmesini ve ekilenmesini hedeflemektedir.[4]

Işığa duyarlı hale getirme işlemi rodopsin isimli ışığı algılayıp ona tepki veren proteinler tarafından gerçekleştirilmektedir. Rodopsinler arkebakterilerden insanlara kadar çoğu canlının sentezlediği bir protein türüdür.[5] Bu proteinlerden bazıları hücre zarında bulunan iyon kanallarını kontrol eder ve bu iyon kanallarının etkilenmesi sayesinde hücrenin uyarılması kontrol edilmektedir.[6]

Optogenetik yöntemlerin önünde hala aşılması gerken büyük engeller bulunmakadır. Buna rağmen migren ve epilepsi gibi anormal aktivite görülen, Alzheimer hastalığı gib sinyal bozuklukları olan durumlarda optogenetik yöntemlerin önemli bir potansiyeli bulunmaktadır.[7][8][9]

Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]

  1. ^ Halıcı, Uğur. "Nörobilim ve Nöroteknoloji" (PDF). ODTÜ Nörobilim ve Nöroteknoloji Doktora Programı. Erişim tarihi: 6 Mayıs 2021. 
  2. ^ Joshi, Jyotsna; Rubart, Michael; Zhu, Wuqiang (29 Ocak 2020). "Optogenetics: Background, Methodological Advances and Potential Applications for Cardiovascular Research and Medicine". Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 7: 466. doi:10.3389/fbioe.2019.00466. ISSN 2296-4185. 
  3. ^ Koopman, Charlotte D.; Zimmermann, Wolfram H.; Knöpfel, Thomas; de Boer, Teun P. (2017). "Cardiac optogenetics: using light to monitor cardiac physiology". Basic Research in Cardiology (İngilizce). 112 (5): 56. doi:10.1007/s00395-017-0645-y. ISSN 0300-8428. PMC 5579185 $2. PMID 28861604. 
  4. ^ Park, Sarah A.; Lee, Shin-Rong; Tung, Leslie; Yue, David T. (2015). "Optical mapping of optogenetically shaped cardiac action potentials". Scientific Reports (İngilizce). 4 (1): 6125. doi:10.1038/srep06125. ISSN 2045-2322. PMC 4137261 $2. PMID 25135113. 
  5. ^ Kato, Hideaki E.; Zhang, Feng; Yizhar, Ofer; Ramakrishnan, Charu; Nishizawa, Tomohiro; Hirata, Kunio; Ito, Jumpei; Aita, Yusuke; Tsukazaki, Tomoya; Hayashi, Shigehiko; Hegemann, Peter (2012). "Crystal structure of the channelrhodopsin light-gated cation channel". Nature (İngilizce). 482 (7385): 369-374. doi:10.1038/nature10870. ISSN 0028-0836. PMC 4160518 $2. PMID 22266941. 
  6. ^ Ernst, Oliver P.; Lodowski, David T.; Elstner, Marcus; Hegemann, Peter; Brown, Leonid S.; Kandori, Hideki (8 Ocak 2014). "Microbial and Animal Rhodopsins: Structures, Functions, and Molecular Mechanisms". Chemical Reviews (İngilizce). 114 (1): 126-163. doi:10.1021/cr4003769. ISSN 0009-2665. PMC 3979449 $2. PMID 24364740. 
  7. ^ Liu, Sufang; Tang, Yuanyuan; Xing, Ying; Kramer, Phillip; Bellinger, Larry; Tao, Feng (2019). "Potential Application of Optogenetic Stimulation in the Treatment of Pain and Migraine Headache: A Perspective from Animal Studies". Brain Sciences (İngilizce). 9 (2): 26. doi:10.3390/brainsci9020026. PMC 6406977 $2. PMID 30699891. 
  8. ^ Wykes, Robert C.; Kullmann, Dimitri M.; Pavlov, Ivan; Magloire, Vincent (2016). "Optogenetic approaches to treat epilepsy". Journal of Neuroscience Methods (İngilizce). 260: 215-220. doi:10.1016/j.jneumeth.2015.06.004. 
  9. ^ Wang, Ke-Wei; Ye, Xiao-Lin; Huang, Ting; Yang, Xi-Fei; Zou, Liang-Yu (2019). "Optogenetics-induced activation of glutamate receptors improves memory function in mice with Alzheimer's disease". Neural Regeneration Research (İngilizce). 14 (12): 2147. doi:10.4103/1673-5374.262593. ISSN 1673-5374. PMID 31397354. 

Dış bağlantılar[değiştir | kaynağı değiştir]