Beyin, düşüncelerimizi, hatıraları ve konuşmaları, kol ve bacakların hareketlerini ve vücudumuzdaki birçok organın işlevini kontrol eder. Beynimiz yüz milyarlarca nöron denilen hücrelerinden oluşan inanılmaz derecede karmaşık bir devreye sahiptir. Beynimizi bir bilgisayar olarak düşünebiliriz. Ama insan ürünü olan bilgisayar beynimizden farklı olarak çalışmaktadır. Bu bilgisayarların işlevinin kaç parçadan oluştuğunu ve hangi fonksiyona sahip olduğunu bilmemize rağmen binlerce belki de on binlerce farklı hücreden meydana gelen beynimizin çoğu hücrelerinin ne işe yaradığını henüz keşfetmiş değiliz. Keşfetmeye çalıştığımız bu hücreler farklı şekillere girerler, farklı karakteristik özelliklere sahiptirler ve beynin farklı yerlerine bağlanarak görevlerini yerine getirirler. Ayrıca bu hücreler geçirilen hastalığa göre farklı davranırlar.
Optogenetiğin Doğuşu
Peki bu kadar farklı hücrelere ve karmaşık devreye sahip olan beynimizin nasıl işlediğini nasıl bulacağız? Hangi hastalık hangi hücreleri etkiliyor? Hastalığı önlemek için hangi hücreleri inaktif hale getirmeliyiz? Daha bunun gibi birçok soruyla karşılaşabiliriz. İşte bunun gibi sorulara çözüm bulmak amacıyla optogenetik bilimi doğmuştur. Nature Methods dergisi tarafından 2011 yılında araştırma metodu olarak seçildi. Sentetik Nörobiyoloji Grubu’ nun baş araştırmacısı Ed Boyden ve Stanford Üniversitesi profesörü Karl Deisseroth tarafından optogenetik bilimi bulunmuştur. Optogenetik, nöral aktivitesini ışıkla kontrol etmek veya izlemek için kullanılan yeni bir bilim alanıdır. Bu alan bize ışık ve genetik yardımıyla hastalıklara neden olan hücreleri aktif ya da inaktif hale getirme olanağı sağlamaktadır. Amacı, ışık yoluyla aktifleşen molekülleri bir şekilde bu nöronlara aktarmaktır. Bu sayede hücreler ışık altında aktifleşecektir. Aynı zamanda diğer komşu hücreleri de etkilemeyecektir. Çünkü farmakolojinin en büyük sorunu budur. Kullanılan ilaçların yan etkilerini, tedavinin spesifikliğini azaltıyor. Ayrıca bu ilaçlar beynimizin doğal işlem hızından daha az reaksiyon göstererek, tedavi sürecini zorlaştırıyor.
Opsin genlerinden üretilen ışığa duyarlı proteinlerin, (bacteriorhodopsin (BR/PR),halorhodopsins (HR), channelrhodopsin (ChR)) kullanılmasıyla belirli iyonların hücre zarının diğer tarafına geçmesini sağlar. Örneğin halorhodopsin, sarı ışık verilirken aktive olurken channelrhodopsin ise mavi ışık verildiğinde aktive olur.
Işığa Duyarlı Proteinler Nöronlara Aktarımı
Işığa duyarlı bir protein olan channelrhodopsini kodlayan geni tek hücreli alg’lerden alınıyor. Bir virüs yoluyla canlının sinir hücresine aktarılıyor. Aynı zamanda dışarıdan kontrol edilebilen fiber optik bağlantılı diyot teknolojisi kullanılıyor. Böylece hücreler belirli dalga boyunda ışığı görünce aktive oluyor.
Örneğin yapılan bir çalışmada, gereğinden fazla yemek yiyen bir fareye, ışık yoluyla uyararak farenin gereğinden fazla yemek yemesi engellenmiştir. Benim bakış açıma göre çığır açmış çalışmalardan biri de 2016 yılının başında Dallas’ta bir klinikte meydana gelmiştir. Retinitis pigmentosa hastalığına sahip görme engelli bir kadına genetiği modifie edilmiş bir virüs aracılığıyla channelrhodopsini hastanın retina ganglion hücrelerine aktarılmıştır. Hasta ilkel de olsa görmeye başlamış. Alzheimer, şizofreni, migren, obezite, parkinson hastalığı, anksiyete, bağımlılık, epilepsi ve daha bir çok hastalığa umut olacağına inanılıyor.
Kaynakça
- https://norobilim.com/norobilim-arastirmalarinda-optogenetik-yontemler/
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5395664/
- https://www.the-scientist.com/news-opinion/optogenetic-therapies-move-closer-to-clinical-use-30611
