Ученые научились стимулировать мышечные сокращения у мышей с помощью оптогенетики

Чтобы вызвать нормальные мышечные сокращения у биоинженерных мышей, поверхность нервных клеток которых покрыта специальными светочувствительными белками, ученые Стэнфордского университета (Stanford University) использовали свет.

Новый подход позволяет ученым более точно воспроизводить порядок сокращения мышц, что делает его ценным исследовательским инструментом. Исследователи из Школы медицины (School of Medicine) и Школы инженерии (School of Engineering) Стэнфорда считают, что этот метод когда-нибудь сможет найти и практическое применение – от восстановления движений парализованных вследствие инсульта, черепно-мозговых травм или травм спинного мозга конечностей до борьбы со спастичностью, вызванной церебральным параличом.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Medicine, использовалась технология, известная как оптогенетика, которая заключается во введении специализированного гена, полученного из водорослей, в геном экспериментальных животных. Этот ген кодирует светочувствительный белок, локализованный на поверхности нервных клеток. Световые волны определенной длины вызывают у животных, наделенных такими белками, активность нервов, позволяя изменять модели импульсации по воле экспериментаторов.

«В центре внимания нашей группы находится восстановление оптимальных движений у людей с ограниченными физическими возможностями», - говорит один из двух старших авторов исследования Скотт Делп (Scott Delp), профессор кафедры биоинженерии Школы инженерии. «Используя оптическую стимуляцию, мы смогли восстановить естественный порядок сокращений волокон двигательных нервов – важный шаг вперед».

Оптогенетический метод был разработан в Стэнфордском университете другим старшим автором исследования Карлом Дейссеротом (Karl Deisseroth), доктором медицины и философии, адъюнкт-профессором кафедр биоинженерии и психиатрии и поведенческих наук, который использовал оптогенетику во многих экспериментах по изучению центральной нервной системы свободно передвигающихся животных. «Именно тогда этот метод был впервые применен и для изучения периферической нервной системы млекопитающих», - говорит Дейссерот.

Периферическая нервная система включает в себя длинные нервные волокна, выходящие из спинного мозга, которые иннервируют скелетную мускулатуру, осуществляющую произвольные движения. Скелетная мускулатура работает как совокупность двигательных (моторных) единиц, как называют их физиологи, каждая из которых состоит из отдельного нервного волокна и иннервируемых им мышечных волокон. Из разных точек двигательного нерва выходят отдельные волокна, контактирующие с волокнами скелетной мускулатуры, число которых в разных мышцах варьирует.

news.gradusnik.ru