Komórki serca napędzane światłem
Na pierwszy rzut oka to nowa zabawka biotechnologów. Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda stworzyli ludzkie komórki serca, które kurczą się w rytmie narzuconym przez badaczy. Sterowanie nimi odbywa się przez promienie światła o specjalnie dobranej długości.
Pstryczek elektryczek
Jak uważa dr Oscar Abilez, główny autor tych badań, takie rozwiązanie pomoże w dokładniejszym poznaniu aktywności elektrycznej serca – kluczowej kwestii w rozumieniu mechanizmu zawałów. Ale, co ważniejsze, w przyszłości technika ta może zostać wykorzystana do opracowania nowej generacji rozruszników serca. Mniejszych i bezpieczniejszych – przekonują naukowcy.
Wyniki eksperymentów zespołu dr. Abileza publikuje najnowsze wydanie „Biophysical Journal". Według naukowców to pierwsze ludzkie komórki, których praca sterowana jest światłem. Nazywają tę nową technikę optogenetyką.
W laboratorium Uniwersytetu Stanforda dr Oscar Abilez prezentuje, w jaki sposób działają stworzone przez niego komórki. Pod mikroskopem znajduje się fragment tkanki – to kardiomiocyty – komórki mięśnia serca. Włącznik niebieskiego światła, o specjalnie dobranej długości fali, powoduje, że zaczynają się kurczyć. Dobierając tempo mrugnięć lampy, naukowiec może regulować prędkość skurczów. Za pomocą światła – na odległość – steruje pracą mięśni.
– Optogenetyka pozwoli na łatwiejsze badanie pracy serca. Nie tylko można będzie komórki włączać światłem, ale również je wyłączać – tłumaczy dr Abilez. – Na przykład naukowcy starają się zbadać elektryczną aktywność komórek serca. Stymulacja wymaga sporej energii, a elektryczny impuls w porównaniu z nią jest dość słaby. To tak, jakby starać się usłyszeć szept w hali pełnej mówiących ludzi.
Jego zdaniem stymulowanie światłem komórki mięśnia serca umożliwia badanie m.in. arytmii. W przyszłości również chorób innych organów – cukrzycy, schizofrenii, porażeń.
Zmiana w DNA
Skonstruowanie takich komórek nie było łatwe. Wymagało wprowadzenia genu, który umożliwia produkcję białka wrażliwego na światło. Takim elementem jest ChR2 sterujące przepływem jonów w komórkach. Naukowcy musieli umieścić w komórkach odpowiedni fragment DNA kodujący ChR2. W rezultacie otrzymali mięśnie reagujące na oświetlanie ich światłem o odpowiednio dobranej długości.
Tu naukowcom pomógł dr Karl Deisseroth, który odegrał kluczową rolę w opracowaniu optogenetyki. Doktor Deisseroth jest psychiatrą, dlatego koncentrował się przede wszystkim na modyfikacji neuronów i obserwacji ich funkcjonowania w modelach takich chorób jak schizofrenia czy depresja. Pomógł kolegom z zespołu dr. Abileza wyhodować komórki mięśni, które oświetlone bladoniebieskim światłem podejmują pracę.
Gdy udało się przetestować je w probówce, naukowcy zwrócili się do dr Ellen Kuhl, która dysponowała komputerowym modelem ludzkiego ciała. I tu, na ekranie, badacze sprawdzali, co się stanie, gdy umieszczą takie sterowane światłem komórki w konkretnych miejscach serca.
– W prawdziwym sercu skurcz rozpoczyna się w pewnych komórkach i sygnał rozchodzi się po całym sercu – mówi dr Kuhl. – W tym modelu możemy pokazać nie tylko, że takie komórki będą działać i regulować pracę serca, ale również gdzie je najlepiej umieścić, żeby uzyskać optymalny efekt.
Rozrusznik
Naukowcy liczą również na praktyczną stronę tej techniki. – Możemy na przykład stworzyć kardiostymulator, który nie ma fizycznego kontaktu z sercem – mówi prof. Christopher Zarins, dyrektor laboratorium, w którym pracuje dr Abilez. – Zamiast wszczepiać urządzenie z elektrodami wetkniętymi w serce, możemy wstrzyknąć komórki sterowane światłem i stymulować ich pracę na odległość, urządzeniem umieszczonym nawet poza sercem. Oznacza to, że w przyszłości będziemy dysponować mniej inwazyjnymi i bardziej niezawodnymi kardiostymulatorami.
Źródło: www.rp.pl
Tagi: serce, rozrusznik, kardiologia, kardiochirurgia, zastawka, światło, lab, laboratorium
wstecz Podziel się ze znajomymi
03-03-2023
Najdokładniejsze systemy satelitarnego transferu czasu
Nie zawsze zegar atomowy działa lepiej niż kwarcowy.
03-03-2023
Ponad połowa chorych z SARS-CoV2 cierpi na długi covid
Przez długi czas może mieć takie objawy jak zmęczenie.
03-03-2023
Uniwersytet Warszawski będzie kształcić kadry dla energetyki jądrowej
Przekazał Wydział Fizyki UW.
Recenzje