اپتوژنتیک: مفاهیم و کاربردها

مقدمه: اپتوژنتیک فناوری جدیدی است که با کمک آن می­توان به­صورت دقیق، سریع و هدفمند حوادث سیستم­ های بیولوژیکی را به­ عنوان یک مجموعۀ پیچیده مورد بررسی قرار داد. مفاهیم اولیۀ اپتوژنتیک به اواخر دهۀ هفتاد میلادی بر­می­ گردد زمانی­که به­ دلیل چالش­ های موجود در رشتۀ عصب­ شناسی نیاز بود تا یک سلول خاص بدون تأتیرگذاری بر­روی سلول­ های دیگر تحت کنترل قرار گیرد و پیشنهاد شد که از نور می­ توان به­ عنوان ابزار مناسبی برای این منظور استفاده کرد. با کشف اُپسین و آنالوگ­ های مشابه آن به­ عنوان مولکول­ های فعال به نور تحولی مهم در این زمینه روی داد. با کشف اُپسین­ های میکروبی (باکتریایی یا قارچی) غشایی از­جمله هالورودوپسین به­ عنوان نوعی کانال یونی وابسته به نور و انتقال ژن بیان­کنندۀ این نوع پروتئین به سلول­ های پستانداران، امکان کنترل اُپتیکی سلول­ های پستانداران بخصوص سلول­ های عصبی ایجاد شد. همچنین به­ دلیل وجود رتینوئید به مقادیر فراوان در بافت­هایی چون شبکیه مشخص شد که بافت­ های عصبی مرکزی دارای میزان کافی از ژن­ های میکروبی اُپسینی برای القاء اپتوژنتیک و کنترل اُپتیکی سلولی هستند. بحث و نتیجه گیری: اپتوژنتیک به­ معنای برانگیختگی نوری یا بازداری نوری سلول­ های هدف نیست بلکه با این روش امکان کنترل انجام فعالیت­ های خاص وجود دارد. علامت ویژۀ اپتوژنتیک، ایجاد کانال­ ها یا آنزیم­ های فعال­ شونده با نور است که امکان دستکاری­ های دقیق زمانی را بر­روی وقایع بیوشیمیایی و الکتریکی با رزولوشن در­حد سلول فراهم می­ سازد. اپتوژنتیک به­ معنای ایجاد راهبردهای هدفمند ژنتیکی همچون پروموتورهای اختصاصی سلولی یا ویروسی است. این تکنولوژی امکان انتقال پروب­ های حساس­ به­ نور برای جمعیت­ های خاص سلولی در بافت زنده و سخت­ افزار شامل فیبر نوری و منابع نوری را فراهم می­ سازد. با این روش بررسی اختصاصی سلول­ ها حتی در عمق بافت به­ منظور کنترل عملکرد سلول امکان­ پذیر می­شود. این مقالۀ مروری ضمن معرفی مفاهیم اولیۀ اپتوژنیک، به بررسی دقیق روش­ های اجرای آن و مکانیسم فعالیت­ های کانال یا آنزیم­ های دخیل و در­نهایت اهمیت کاربردهای بالینی آن می­ پردازد.