«Оптогеномика» — контроль человеческого генома с помощью лазерного излучения и нанотехнологий
Лазерные технологии, Лазеры в медицине, Новости науки и техники 31.07.2019 Комментарии к записи «Оптогеномика» — контроль человеческого генома с помощью лазерного излучения и нанотехнологий отключеныКажется, что в наши дни все больше процессов идет по беспроводной связи. В их числе — перепрограммирование человеческого генома. Новое исследование специалистов из Университета штата Нью-Йорк в Буффало описывает, как исследователи смогли дистанционно контролировать гены в тканях мозга.
Данные технологии развиваются в новой области исследований, которую ученые называют «оптогеномикой» или контролем человеческого генома с помощью лазерного излучения и нанотехнологий. Идея объединить оптику и генетику не так уж нова. Оптогенетика применяется на протяжении 20 лет — свет используется для контроля взаимодействия клеток друг с другом. С помощью оптогенетики можно разрабатывать новые методы лечениязаболеваний, исправляя ошибки, возникающие на клеточном уровне.
А вот чего оптогенетика НЕ решает, так это проблемы генетических поломок, которые лежат в основе многих заболеваний. Данный пробел готова восполнить оптогеномика.
В настоящем исследовании ученые с помощью света контролировали ген FGFR1 — рецептор фактора роста фибробластов 1. Этот ген далеко не «рядовой» — он оказывает существенное влияние на ~4500 генов, примерно одну пятую часть человеческого генома, согласно оценке проекта Human Genome Project.
«В некоторых отношениях FGFR1 похож на некий ген-авторитет», — поясняет Михаил К. Стаховяк, доктор философии, профессор кафедры патологии и анатомических наук в Школе медицины и биомедицинских наук им. Якобса при Университете Великобритании. «Контролируя один лишь FGFR1, теоретически можно предотвратить дисрегуляцию активности генов при шизофрении или при раке молочной железы и других типах рака».
Исследовательская группа смогла манипулировать FGFR1 через крошечные фотонные имплантанты в мозге. Эти беспроводные устройства содержат нанолазеры и наноантенны и (в будущем — нанодетекторы).
Исследователи вживили имплантаты в лабораторные ткани головного мозга, которые были выращены из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и усилены активируемыми светом молекулярными переключателями. С помощью лазера ученые активировали и деактивировали в мозге FGFR1 и связанные с ним клеточные функции — по сути, ген был «взломан».
Предполагается, что в конечном итоге технология позволит напрямую манипулировать геномной структурой пациентов, предоставив врачам действенный способ предотвращения и исправления генных аномалий. Но на данный момент разработка далека от применения в больницах. Однако исследовательская группа уже предвкушает следующие шаги, которые включают тестирование на 3D «мини-мозгах» и раковых тканях.
