Optogenetik kaster nyt lys på hjernens hemmeligheder
Optogenetik er en revolutionerende metode, som kombinerer genmodificering og lyspåvirkning og gør det mulig at ændre aktiviteten i de enkelte hjerneceller.

Optogenetik vil gøre det meget lettere at undersøge hjernen, og det vil gøre det lettere at forstå sygdomme som f.eks. Alzheimers. (Foto: Colourbox)

Optogenetik vil gøre det meget lettere at undersøge hjernen, mener Karl Deisseroth. »Ved hjælp af optogenetik bliver det lettere at gennemføre forskning, som viser, hvordan hjernen fungerer. Det vil blive lettere at forstå sygdomme og udvikle behandlinger mod dem,« siger professor Karl Deisseroth.

Sammen med kolleger fra University of Stanford i USA har han udviklet den nye teknik 'optogenetik', som havde sin debut for omkring fem år siden.

Deisseroth præsenterede sin forskning på NevroNor-konferencen 'New concepts in Neuroscience' som blev arrangeret i Bergen i Norge for nylig.

Optogenetik går kort fortalt ud på at genmodificere udvalgte hjerneceller for at gøre dem følsomme overfor lys. Dermed kan cellerne aktiveres med lysglimt.

Teknikken kan også bruges til at få aktive nerveceller til at lyse op, således at forskerne kan følge deres funktion i hjernens netværk.

Revolutionerende metode

Med optogenetik kan forskerne altså bruge lyset både til at aktivere hjernen og til at se den i aktion.

Professor Clive Bramham fra Institut for biomedicin ved Universitetet i Bergen var med til at indhente foredragsholdere til konferencen. Han er begejstret over Deisseroths forskning.

Ved at gøre nerveceller lysfølsomme kan forskerne aktivere udvalgte nerveceller i hjernen på forsøgsdyr og øjeblikkeligt se, hvordan dyret reagerer. (Foto: NorMIC)

»Efter min mening er optogenetik en revolutionerende metode og noget af det mest spændende indenfor neurovidenskaben i øjeblikket. At kunne tænde og slukke for nerveceller giver helt nye muligheder for at studere bestemte nervecellers funktion,« siger Bramham.

I tidligere forsøg blev nerveceller aktiveret ved hjælp af elektroder, som var opereret ind i hjernen. En elektrode danner et elektrisk felt, som aktiverer alle nervecellerne i omgivelserne og ikke kun netop dem, som forskerne vil undersøge.

Den nye metode giver derimod fuld kontrol. Som udgangspunkt reagerer nerveceller nemlig slet ikke på lys. De bliver først lysfølsomme, når de er genmodificeret. Forskerne leder generne ind i præcis de celler, de er interesseret i at undersøge.

Dermed kan de aktivere udvalgte nerveceller i hjernen på forsøgsdyr og øjeblikkeligt se, hvordan dyret reagerer.

LÆS OGSÅ: Hjerneceller skabes fra hudceller

Som et orkester

»Hjernen består af en række forskellige celletyper blandet sammen som et orkester, hvor alle instrumenterne sidder hulter til bulter uden noget system. Dette har gjort det til en udfordring at studere hjernen,« forklarer Deisseroth.

»Optogenetik løser mange af disse udfordringer. I stedet for at hele orkestret spiller uden kontrol, kan vi nu dirigere enkeltinstrumenter og bestemme, hvornår de skal være aktive,« uddyber han.

Optogenetik vil gøre det meget lettere at undersøge hjernen, mener Karl Deisseroth.

Det gør det for eksempel muligt at afkode funktionen af små neurale netværk i bestemte hjernecentre eller at finde frem til, hvilke nerveceller der skaber forbindelsen mellem to hjernecentre.

Dermed bidrager optogenetikken til at give forskerne helt ny grundlæggende viden om hjernens komplicerede funktioner.

Parkinson og Alzheimer

Metoden har også øget lægernes indsigt i årsagerne til alvorlige neurologiske lidelser såsom Parkinsons, Alzheimers og depression. Udfordringerne i psykiatrien har været et vigtigt udgangspunkt for Deisseroth, som har en baggrund som psykiater.

»Gennem mit arbejde som psykiater er manglen på gode hypoteser og modeller blevet utrolig tydelig for mig. Personer, som lider af hjernesygdomme, lider meget, og dette er almindelige sygdomme,« påpeger Deisseroth.

Gennem dyrestudier har han og kollegaerne opnået ny viden, som på sigt kan føre til en mere effektiv behandling af Parkinsons. Deisseroth tror også, at optogenetik vil kunne gøre det muligt at teste hypoteser om blandt andet skizofreni og depression.

Bramham synes, det er vigtigt at påpege, at Deisseroths gennembrud bygger på langt smallere forskning, men at systematisk arbejde har gjort hans forskning mere og mere anvendelig.

»Deisseroths forskning bygger på andres grundlæggende studier af lysfølsomme ion-kanaler i alger. Når vi ser, hvad det har resulteret i, illustrerer det tydeligt, at man aldrig kan vide, hvor de store fremskridt vil komme fra,« fastslår Bramham.

© forskning.no. Oversat af Johnny Oreskov

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs om Evidensbarometeret, som Videnskab.dk lige har lanceret.