Светлост у поткровљу: Како оптогенетика чини трансхуманским хаковањем мозга могуће

Биологија је много слична Легосу, јер, метафорички говорећи, све је слично Легосу. Истина је да се наша тела, наше наизглед кохезивне целине, заправо састоје од небројених малих делова и да је мешање и слагање функција меснато, крваво, и то не тако тешко. На пример - и да би се добило ово логично возно влакање - можете да направите снап на месту неурона способних да генеришу и реагују на светлост, чиме се успоставља потпуно нови систем неуротрансмитера који не омета постојеће системе, мозак на врху мозга.

То је идеја у срцу (или глави или нечему) новог поља оптогенетике. Као и многи други алати у биологији, оптогенетика се заснива на биологији другог организма који је "позајмљен". У овом случају, то је протеин назван каналродходин-2 (ЦхР-2), и долази из зелених алги Цхламидомонас реинхардтии. Испоставило се да постоји много ионских канала осетљивих на светлост као што је овај. Идеја је да се изграде нови биолошки системи засновани на цигли од цигле по ЦхР-2.

Откако је Карл Деиссеротх конструисао неуроне сисара који су расли у лабораторији да би 2005. године изразили ЦхР-2, многи истраживачи су се бавили оптогенетиком, користећи је да би утврдили који неурони раде. На пример, једна врста неурона - названа неокортикални неурони парвалбумина - модулира ритмове 40-циклуса по секунди у мозгу ("гама осцилације"). Већ неко време је познато да су гама осцилације абнормалне код пацијената са шизофреном и аутизмом, тако да су у току нове стратегије за истраживање и потенцијално исправљање ових ћелија. Ово је посебно интригантна стратегија. Чак и ако генетика појединца произведе ненормалан резултат у овим ћелијама, ако научници могу једноставно да заобиђу тај резултат, онда та генетика не би била битна.

Недавно су научници почели да експериментишу са идејом стварања оптогенетичких мрежа користећи биолуминисцентне ћелије. Конкретно, фокус је на типу биолуминисценције који је открио Осаму Схимомура 1962. године, који је из медуза Аекуореа вицториа и реагује на светлост (Схимомура је добио Нобелову награду за своје истраживање). Ћелије које стварају светлост и ћелије осетљиве на светлост су - да се понови метафора - попут двоструких страна Лега.

Подстицањем интеракција између ова два типа ћелија, научници би могли да постигну невиђене нивое неуронске прецизности. Такође ће бити у могућности да добију оптогенетске ћелије да реагују на светлост без лепљења светиљке на главу миша, што је цоол - нарочито за миша.

Али шта је са апликацијама? Једна могућност је да оне ћелије које реагују на светлост генеришу. Дакле, када су у функцији биолошке функције - кажу да производе лептин или грелин, и стога регулишу апетит - они би такође осветљавали и активирали систем. На тај начин, научници су потенцијално могли да врате количину произведеног грелина како би људи постали мање гладни. Или би могли подесити количину ослобођеног инсулина као одговор на шећер у крви. Или би могли поплавити зону адреналином када се субјекти уморе.

Алтернативно, могуће је хакирати постојеће системе. На пример, оптогенетски инжењерским инхибиторним неуронима у амигдали да реагују на светлост, и активирањем неурона у амигдали да произведу светло, истраживачи могу да преведу неуроне инхибитора људи да преплаве њихов осећај стреса или анксиозности. Нема више бриге. (То би могло довести до скока у незапослености када људи одлутају да би радовали.)

Могли бисмо се и даље одгајати: можда бисмо могли осмислити систем у којем сваки неурон у мрежи изражава своју властиту боју, а оптогенетске ћелије захтијевају активирање сваког канала како би се њихов ефект остварио. Дакле, уместо једног паљења неурона, мора се активирати читава меморија да би систем функционисао. Можда би се лоши ефекти одређених успомена могли ублажити. Или би све могло да се уради да би се реаговало на дрогу, тако да је могуће да се корисник укључи или искључи.

У сваком случају, још увијек постоје озбиљне научне и регулаторне препреке прије него што ова научнофантастична ревиринг почиње озбиљно. Да би ставили ствари у перспективу, ФДА тек треба да одобри било коју процедуру генске терапије, а само је једна процедура одобрена у Европи. Ова ствар је далеко.

Али долази.

И није изгубљено на истраживачима да оптогенетске ћелије могу да раде и са хардвером - да не можемо само да хакујемо наше системе користећи те нове технологије, већ да се укључимо у већи систем. Биологија је као Легос, али је мање као Легос него што би могао бити. Очекујте да се то промени.