Свет приспособили для управления голосовыми мышцами

Группа физиологов из Боннского университета модифицировала с помощью методов генной инженерии голосовые мышцы мышей таким образом, что они стали сокращаться под действием коротких вспышек света. По мнению ученых, продемонстрированный ими метод может быть использован в будущем для лечения параличей. Работа опубликована в Nature Communications.

Исследователям удалось сделать отдельные мышцы глотки мышей чувствительными к свету с помощью оптогенетики. Клетки трансформировали генами каналродопсина-2 — это мембранный светочувствительный рецептор, активирующийся при облучении светом. Ранее его экспрессию применяли в основном для изучения нервных клеток.

Идея использовать для демонстрации именно голосовую мышцу была высказана одним из членов исследовательской команды, в прошлом врача-отоларинголога. Дело в том, что у людей есть распространенное заболевание – паралич бульбарный ларингеальный. Он характеризуется поражением  двигательных ядер продолговатого мозга или черепномозговых нервов, в частности возвратного гортанного нерва, что приводит к нарушениям речи, глотания, а иногда и дыхания из-за невозможности совершения произвольных движений мышцами. При этом сами мышцы остаются вполне функциональными, нарушена только их иннервация. Для его лечения используются электроды-имплантаты, однако это метод имеет ряд недостатков.

Ученые предполагают, что развиваемая ими техника может стать новым словом в лечении разных видов паралича, так как позволит проводить более точное и аккуратное управление мышечной тканью, вплоть до активации отдельных волокон. Тем не менее, текущий уровень развития генной инженерии, а также способов имплантации источников света позволяет говорить об этом методе лечения только как о далекой перспективе.

Ранее эта же группа применяла оптогенетику для модификации сердечной мышцы (миокарда) мышей. С помощью света отдельные участки сердца заставляли биться не в такт, вызывая индуцированную аритмию. Теперь ученые испробовали свой метод и на скелетной мускулатуре. В дальнейшем планируются эксперименты на мышцах гортани свиней, так как их трахея близка по размерам с человеческой, и можно проводить опыты с живым животным. Если портативный источник света подойдет свиньям, то его можно будет использовать и для людей.

Оптогенетика – метод исследования мозга и нервных клеток, изобретенный в его современном виде группой под руководством стенфордского ученого Карла Дизерота в 2005 году. Метод заключается в трансформации клеток генами светочувствительных рецепторов, которые встраиваются во внешнюю мембрану нейронов. Облучение тканей светом определенной длины волны активирует рецепторы, которые пропускают в клетку ионы внешней среды и инициируют деполяризацию — срабатывание нейрона. Сам по себе каналродопсин представляет собой светочувствительный рецептор сине-зеленых водорослей, необходимый им для фототаксиса – движения к свету.