MENU
cells-light

Το φως «διακόπτης» της συμπεριφοράς των κυττάρων

10 Ιουλίου 2014 • Παθολογία, Υγεία

Επιστήμονες  της Ιατρικής Σχολής του Σαιντ Λούις στο Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον κατάφεραν κατά τη διάρκεια πειραμάτων να ωθήσουν τα κύτταρα να κινηθούν προς μια δεσμίδα φωτός.

Το επίτευγμα αυτό αποτελεί το πρώτο βήμα χειρισμού των κυττάρων μέσω του φωτός, έτσι ώστε να ελεγχθεί η έκκριση ινσουλίνης ή ο καρδιακός παλμός.

«Επιτύχαμε να χρησιμοποιήσουμε το φως σαν ένα είδος διακόπτη on-off, ώστε να ελέγξουμε την συμπεριφορά των κυττάρων», είπε ο επικεφαλής ερευνητής δρ N. Gautam, καθηγητής της αναισθησιολογίας.

«Η συμπεριφορά των κυττάρων σε ένα μεγάλο βαθμό είναι αποτέλεσμα της ικανότητάς τους να ανιχνεύουν τα σήματα του περιβάλλοντος. Στα πειράματα που πραγματοποιήσαμε αυτό που αισθάνθηκαν τα κύτταρα ήταν η παρουσία του φωτός».

Η νέα έρευνα επικεντρώνεται σε κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος. Προσθέτοντας στα κύτταρα μια  πρωτεΐνη ευαίσθητη στο φως  οι επιστήμονες μπόρεσαν να κατευθύνουν την κίνησή τους προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, απλά ρίχνοντας προς αυτή την κατεύθυνση ακτίνες λέιζερ.

«Μας ενδιέφερε η ιδέα ότι μπορείς να ενεργοποιήσεις τους υποδοχείς μιας συγκεκριμένης εξωκυττάριας περιοχής», είπε ο Gautam. «Είναι αυτό που συμβαίνει όταν ένα κύτταρο του ανοσοποιητικού συστήματος αισθάνεται ότι κάτι δεν πάει καλά στο περιβάλλον και μεταναστεύει προς το πιθανό πρόβλημα που μπορεί να είναι μια βακτηριακή λοίμωξη ή μια φλεγμονή».

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τεχνικές γενετικής μηχανικής για να εισαγάγουν την οψίνη, μια ευαίσθητη στο φως πρωτεΐνη, σε κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος. Οι άνθρωποι και πολλά ζώα διαθέτουν οψίνες στο μάτι που όταν ενεργοποιούνται από το φως επιτρέπουν στα κύτταρα του ματιού να μεταφράσουν τα οπτικά σήματα σε όραση.

Ο Gautam και ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, δρ Ajith Karunarathne, μεταδιδακτορικός ερευνητής της αναισθησιολογίας, εισήγαγαν διάφορες οψίνες σε κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος. Ακολούθως, αποδεικνύοντας πως αυτά τα κύτταρα είχαν μια έλξη προς το φως, οι ερευνητές εκτέλεσαν το ίδιο πείραμα με τα νευρικά κύτταρα, με ανάλογη επιτυχία. Η ιδέα ήταν να «ξεγελάσουν» τα κύτταρα να πιστέψουν ότι η οψίνη είναι μια φυσιολογική πρωτεΐνη – υποδοχέας.

Η ευαίσθητη στο φως οψίνη που διοχέτευσαν μέσα σε κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος, καθώς και σε νευρικά κύτταρα ανήκει σε μια οικογένεια των υποδοχέων που πρόσφατα βρέθηκε στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος. Πρόκειται για τους συζευγμένους με την πρωτεΐνη G υποδοχείς των οποίων η σημασία αναγνωρίστηκε στην απονομή του Βραβείου Νόμπελ Χημείας του 2012. Οι υποδοχείς αυτοί έχουν ρόλο-κλειδί στην όραση, την ακοή, την διάθεση και τη συμπεριφορά, καθώς επίσης στην ρύθμιση του ανοσοποιητικού συστήματος, τον καρδιακό παλμό και την εξάπλωση όγκων.

Σε μια άλλη πρόσφατη μελέτη η ομάδα του Gautam κατάφερε να αναπτυχθούν στα νευρικά κύτταρα απολήξεις, οι ονομαζόμενοι «νευρίτες» μόλις τα κύτταρα εκτέθηκαν στο φως.

Αυτό τον καιρό το εργαστήριο δουλεύει πάνω στα καρδιακά κύτταρα για να ελέγξει αν τα φωτεινά σήματα μπορούν να επιταχύνουν ή να επιβραδύνουν τον ρυθμό με τον οποίο αυτά πάλλονται.

«Θα θέλαμε να εισαγάγουμε περισσότερες ευαίσθητες στο φως πρωτεΐνες σ’ αυτά τα κύτταρα», λέει ο Karunarathne. «Η ιδέα είναι να χρησιμοποιηθούν δύο διαφορετικά μήκη κύματος του φωτός. Με αυτόν τον τρόπο, όταν ανάψει η μία δεσμίδα φωτός να δίνει σήμα στην φωτοευαίσθητη πρωτεΐνη να επιταχύνει το ρυθμό της καρδιάς. Επειτα μία διαφορετική δεσμίδα φωτός θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να επιβραδύνει τον ρυθμό της καρδιάς».

Σε μελλοντικές μελέτες, οι ερευνητές σχεδιάζουν να χρησιμοποιήσουν την ίδια στρατηγική για να διαπιστώσουν αν το φως μπορεί να επηρεάσει την έκκριση ινσουλίνης και την αναγέννηση των νευρικών κυττάρων. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν την ίδια προσέγγιση ώστε να μελετήσουν πώς σηματοδοτούνται τα κυτταρικά κυκλώματα, ώστε να μάθουν περισσότερα για τον τρόπο που τα δίκτυα των μοριακών μονοπατιών ελέγχουν τη συμπεριφορά των κυττάρων.

«Αυτή η στρατηγική μπορεί να είναι πολύτιμη», λέει ο Gautam. «Μπορούμε να ελέγξουμε τη μετανάστευση των κυττάρων, η οποία είναι σημαντική όχι μόνο για το ανοσοποιητικό σύστημα, αλλά επίσης και κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης ώστε να διασφαλιστεί ότι τα κύτταρα στην καρδιά, το ήπαρ και άλλα όργανα πηγαίνουν στο σωστό μέρος. Επίσης μπορεί να παίξει σημαντικό ρόλο στο θέμα της μετάστασης του καρκίνου, όπου ένας όγκος απελευθερώνει κύτταρα που μεταναστεύουν σε άλλα μέρη του σώματος. Είμαστε ενθουσιασμένοι από τις πολλές προοπτικές που ανοίγονται».

Σχετικά άρθρα

Σχολιάστε

Η ηλ. διεύθυνσή σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

« »