พันธุศาสตร์เชิงแสง หนทางรักษาผู้ป่วยทางสมอง

Optogenetics หรือ พันธุศาสตร์เชิงแสง คือการนำพันธุวิศวกรรมและทัศนศาสตร์ผนวกเข้าด้วยกัน ถูกเสนอครั้งแรกในปี 1979 โดย Francis Crick และถูกยกย่องให้เป็น Method of the Year ในปี 2010 โดย Nature Methods

โดยปกติแล้วร่างกายของเราจะมีสารเคมีที่เรียกว่า"สารสื่อประสาท" ซึ่งจะทำหน้าที่นำ, ขยาย และควบคุมสัญญาณไฟฟ้าจากเซลล์ประสาทเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง เมื่อสารสื่อประสาทไปจับเข้ากับตัวรับจะทำให้ช่องว่างระหว่างผิวเซลล์เปิดออก ไอออนจึงไหนเข้าไปทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า(ในร่างกายมนุษย์มีกระแสไฟฟ้าอ่อน ๆ อยู่ตลอดเวลา) นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามหาสารที่จะมาแทนที่สารสื่อประสาทเพื่อหลอกให้ตัวรับสารสื่อประสาทมาจับและเปิดช่องว่างระหว่างเซลล์ให้ไอออนเดินทางเข้าไปเพื่อควบคุมการส่งสัญญาณต่าง ๆ ของร่างกาย

ราว ๆ ปี 1970 นักวิทยาศาสตร์พบว่าเซลล์ของแบคทีเรียโรดอปซินเปิดช่องว่างระหว่างเซลล์ออกเมื่อถูกกระตุ้นด้วยแสงสีเขียว ดังนั้นจึงหมายความว่าหากนักวิทยาศาสตร์หาทางนำโปรตีนออปซิน(โปรตีนในแบคทีเรียโรดอปซิน) เข้าสู่ร่างกายของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้ เราจะสามารถควบคุมความรู้สึกในร่างกายได้ เช่น ความเจ็บปวด เป็นต้น

ในปี 2005 การตามหาโปรตีนออปซินที่ใช้งานได้จริง ๆ ก็สำเร็จเป็นครั้งแรก ซึ่งโปรตีนออปซินที่ว่านี้ทำงานได้ผลกับเซลล์สมองของหนูในจานทดลอง เมื่อถูกฉายด้วยแสงสีฟ้า เซลล์ทดลองมีการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมทางไฟฟ้าในเซลล์ ในปี 2007 นักวิทยาศาสตร์ได้ดัดแปลงโปรตีนออปซินให้อยู่ในรูปแบบของไวรัสและฉีดให้กับหนูเป็น ๆ พวกเขาพบว่าเมื่อฉายแสงสีฟ้า หนูจะเดินเป็นวงกลม และหยุดเมื่อไม่มีแสงสีฟ้า การทดลองนี้ไม่เพียงแต่ได้ผลกับหนูแต่ยังได้ผลในแมลงอีกด้วย มันถูกสั่งให้หลับและตื่นโดยใช้เพียงแสงควบคุม

ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์กำลังใช้พันธุศาสตร์เชิงแสงศึกษาการทำงานของสมองมนุษย์ เพื่อนำมารักษาผู้ป่วยที่มีสาเหตุของโรคมาจากสมอง เช่น โรคพาร์กินสัน โรคซึมเศร้า รวมไปถึงคนที่มีอาการติดสารเสพติด

ข้อมูลจาก theconversation.com 

ภาพจาก Tumisu/pixabay