Kontrollimi i qelizave nervore me anë të dritës hapë rrugë të reja për studimin e trurit

  • A.P /
  • 21 qershor 2021 - 16:50
Kontrollimi i qelizave nervore me anë të dritës hapë rrugë të reja për studimin e trurit

Disa zbulime të mëdha shkencore nuk zbulohen në të vërtetë. Ato huazohen. Kjo është ajo që ndodhi kur shkencëtarët morën proteina nga një huadhënës “i pamundur”: algat jeshile.

Qelizat e specieve të algave Chlamydomonas reinhardtii janë “zbukuruar” me proteina që mund të ndiejnë dritën. Kjo aftësi, e vërejtur për herë të parë në vitin 2002, tërhoqi shpejt vëmendjen e shkencëtarëve të trurit. Një proteinë që ndien dritën premtoi fuqinë për të kontrolluar neuronet – qelizat nervore të trurit, duke siguruar një mënyrë për t’i ndezur dhe fikur, pikërisht në vendin dhe kohën e duhur.



Qelizat nervore të krijuara gjenetikisht për të prodhuar proteina algale bëhen “kukulla” të kontrolluara nga drita. Një shkreptim drite mund të nxisë një neuron të qetë të ndezë sinjalet ose të detyrojë një neuron aktiv të heshtë.

“Kjo molekulë është sensori i dritës që na duhej”, thotë neuroshkencëtari Zhuo-Hua Pan, i cili kishte kërkuar një mënyrë për të kontrolluar qelizat e shikimit në retinat e minjve.

Metoda e mundësuar nga këto proteina huazuese tani quhet optogjenetikë, si kombinim i fjalëve dritë (opto) dhe gjene. Në më pak se dy dekada, optogjenetikët kanë fituar njohuri të mëdha se si ruhen kujtimet, çfarë krijon perceptime dhe çfarë shkon keq në tru gjatë depresionit dhe varësisë.

Përdorimin e dritës për të drejtuar aktivitetin e disa qelizave nervore, shkencëtarët e kanë “luajtur” tek minjtë e halucinacionuar: Minjtë “kanë parë linja” që nuk ishin aty dhe kanë “kujtuar” një dhomë brenda të cilës nuk kishin qenë kurrë. Shkencëtarët kanë përdorur optogjenetikën për t’i bërë minjtë të luftojnë, të çiftëzohen dhe të hanë, madje edhe u kanë mundësuar shikim minjëve të vërbër.

Një e dhënë e hershme për potencialin e optogjenetikës erdhi rreth orës 1 të mëngjesit me 4 gusht të vitit 2004. Neuroshkencëtari Ed Boyden ishte në një laborator në Stanford, duke kontrolluar një grumbull neutronesh që zotëronin një gjen për një nga sensorët e dritës algale, të quajtur channelrhodopsin-2. Boyden lëshoi dritë të kaltër mbi qelizat për të parë nëse ato japin sinjale. Për habinë e tij, qeliza e parë që ai e kontrolloi, iu përgjigj dritës me një veprim shpërthyes, shkroi Boyden në një llogari të vitit 2011. Mundësitë e ngritura nga ajo shkëndijë e vogël aktiviteti, e përshkruar në një raport teknik të vitit 2005 nga Boyden, Karl Deisseroth i Universitetit të Stanfordit dhe kolegët e tij, shpejtë u bënë realitet.

Në laboratorin e Pan-it, proteinat reaguese ndaj dritës rikthyen shikimin tek minjtë me retinë të dëmtuar, një zbulim ky që tani ka çuar në një provë klinike për njerëzit. Optogjenetikët nuk kishin dhënë ndonjë premtim në ato ditët e hershme, pasi shkencëtarët fillimisht duhet të mësonin se si t’i përdorin këto proteina në neurone. “Në atë kohë, askush nuk e parashikoi që kjo vepër optogjenetike do të kishte një ndikim kaq të madh”, thotë Pan.
Që nga ato zbulime të hershme, sensorët e dritës së algave janë miratuar për t’u përdorur në arena të shumta për hulumtime rreth trurit. Neuroshkencëtarja Talia Lerner nga Universiteti Northwestern në Çikago, për shembull, përdor optogjenetikën për të studiuar lidhjet midis qelizave në trurin e miut. Metoda e lejon atë “të ngacmojë” marrëdhëniet midis qelizave që prodhojnë dhe reagojnë ndaj dopaminës (“një lajmëtar kimik” i përfshirë në lëvizje dhe shpërblim). Ato lidhje qelizore, të ndriçuara nga optogjenetika, mund të ndihmojnë në zbulimin e detajeve rreth motivimit dhe të mësuarit. “Hulumtimi im me të vërtetë nuk do të ishte i mundur në formën e tij aktuale, pa optogjenetikën” thotë ajo.

Optogjenetikët janë gjithashtu të domosdoshëm edhe për Jeanne Paz nga Instituti Gladstone në San Francisco. Ajo dhe kolegët e saj kanë qenë në kërkim të qelizave që do mund të ndalojnë përhapjen e krizave nëpër tru. Duke i dhënë asaj një mënyrë për të kontrolluar grupe të dallueshme të neuroneve, optogjenetika mbetet thelbi për kërkimin e saj. “Ne me të vërtetë nuk do mund t’i parashtronim këto pyetje me ndonjë mjet tjetër”, thotë Paz.
Hulumtimi i saj i ndihmuar nga optogjenetikët e çoi Paz në një strukturë të trurit të quajtur talamus. “Më kujtohet habia që pata herën e parë kur “shkrepa” dritë në talamus dhe ai ndaloi ‘veprimin’” thotë ajo.

Deri më tani, hulumtimet e optogjenetikëve janë bërë kryesisht në minj. Por njohuri për trurin më kompleks, përfshirë atë të primatëve, së shpejti mund të gjenden, thotë Yasmine El-Shamayleh i Universitetit të Kolumbisë. El-Shamayleh dhe të tjerët po e shtyjnë “këtë linjë të kërkimit”, me forcë. “Ne jemi patjetër në majë të zbulimit të disa parimeve magjepsëse të trurit primat, të tilla si mënyra se si truri transformon sinjalet nga sytë në perceptime”- thotë ajo.
Optogjenetika ka evoluar shpejt. Shkencëtarët kanë krijuar dhe optimizuar sensorë të rinj të dritës dhe mënyra të reja për kombinimin e tyre me teknika tjera. Në Stanford, rregullisht zhvillohen punëtori për të trajnuar shkencëtarë tjerë mbi teknikën. “Në njëfarë mënyre, kjo është po aq e rëndësishme sa shpikja e saj”, thotë Lerner.

Pavarësisht se çfarë do të ndodhë më tej në këtë fushë që “lëvizë me shpejtësi”, një gjë është e sigurtë: Shkencëtarët e trurit do të jenë përgjithmonë borxhli ndaj algave.

(Kosova Sot Online)