На смену лекарствам могут прийти световые импульсы

Особые световые пучки, называемые когерентным контролем, ранее применялись для регулирования химических реакций, но в данной работе с их помощью впервые контролировали функции живой клетки. В исследовании использовали оптогенетические мышиные нейроны, то есть нервные клетки, в которые был добавлен ген, заставляющий их реагировать на свет. По словам исследователей, аналогичный метод можно применять для клеток, которые естественным образом реагируют на свет, например, рецепторов сетчатки.

В то время как большинство биологических систем в природе адаптированы к непрерывному солнечному свету, авторы работы использовали поток очень коротких световых импульсов — менее 100 фемтосекунд. Это высвобождает большое количество энергии за короткий промежуток времени, возбуждая молекулы в разных энергетических состояниях. Помимо управления длительностью световых импульсов, команда управляла порядком длин волн каждого светового импульса.

Свет использовался для возбуждения светочувствительного канала в мембране нейронов. Когда каналы возбуждались, они пропускали ионы, что приводило к тому, что нейроны вырабатывали нервный импульс. Таким образом, было доказано, что сверхбыстрые световые импульсы могут возбуждать нейроны. Потенциально это может стать основой для терапии проблем с настроением и циркадными ритмами. Возможно, в один прекрасный день свет сможет заменить лекарства.

По словам авторов работы, когерентный контроль мог бы сделать оптико-цифровые исследования более гибкими, потому что изменять свойства используемого света намного проще, чем всякий раз создавать особую разновидность генно-модифицированных мышей. Также открытие должно помочь развитию других областей науки за пределами оптогенетики — например, исследованиям глаз и фотосинтетических структур.

Оптогенетические методы уже сегодня дают надежду на лечение некоторых заболеваний нервной системы. Так, ученые из Колумбийского университета (США) смогли восстановить воспоминания, уничтоженные болезнью Альцгеймера, с помощью синего лазера. К сожалению, это было только экспериментальное исследование на мышах, однако исследователи верят, что оно в будущем послужит и людям.