کنترل کرم‌ها از راه دور با کاشت پروتئینی در بدن آن‌ها

به طور دقیق تر آنها با کاشت پروتئین های حساس به نور در ارگانیسم ها توانستند موجودات را وادار کنند با انتشار نور سبز حرکت و نورفرابنفش متوقف شوند.

ارگانیسم های زنده باید بتوانند به محرک های مختلف در محیط مانند نور یا مواد شیمیایی واکنش نشان دهند. این امر در یافتن غذا و اجتناب از خطرها به آنها کمک می کند. هک کردن و ورود به این سیستم حسگری به محققان کمک می کند حیوانات سایبورگی بسازند که می توان با تحریک الکتریکی آنتن هایشان، آنها را هدایت کرد تا از موانع پیش رویشان اجتناب کنند.

محققان دانشگاه متروپولیتن اوزاکا در پژوهش جدید از پروتئین هایی به نام «اوپسین» به عنوان محرک استفاده می کنند. این پروتئین ها به طول موج های مختلف نور حساس هستند و با ارسال سیگنال هایی پاسخ می دهند که می توانند مدارهای عصبی دیگری ایجاد کنند که به حوزه شناخته شده «اپتوژنتیکس» مرتبط هستند.

تحقیقات پیشین با اوپسی ها نشان داده بود که می توان از آنها برای احیای بینایی در موش های نابینا استفاده کرد.

در این تحقیق، پژوهشگران به طور مستقیم از اوپسین ها برای کنترل حرکات C.elegans استفاده کردند که در حقیقت یک کرم معمول کوچک است که در مطالعات آزمایشگاهی به کار می رود.

۲ اوپسین در این کرم ها کاشته شدند. یکی از اوپسین ها که از پشه گرفته شده بود در سلول های حسی کاشته شد که سبب می شود جاندار از محرک (در اینجا نور) دور شود. اوپسین دوم که از مار ماهی گرفته شده بود نسبت به نور فرابنفش حساس بود و در موتور عصبی کرم ها کاشته شد.

وجود هر دو اوپسین در بدن کرم ها بدان معنا بود که آنها در معرض نور سبز رنگ حرکت می کنند و تحت اشعه فرابنفش به طور کامل متوقف می شوند. تیم این تکنیک را آزمایش کرد و متوجه شد می تواند بارها و بارها آنها را تکرار کند. این امر نشان می دهد پروتئین ها با قرار گرفتن در معرض نور به طور مکرر نابود نشده اند.

همچنین این امر نشان داد تکنیک مذکور را می توان برای ایجاد سیستم های سیگنال دهی اوپتوژنتیکس استفاده کرد که تحت تاثیر نورهایی با رنگ های متفاوت، قابلیت های مختلفی از خود نشان می دهند.

میتسوماسا کویاناگی مولف ارشد این پژوهش در این باره می نویسد: هر دو اوپسین پشه و مارماهی عضوی از پروتئین های G هستند که با گیرنده های خانوادهGPCR جفت شده اند که از آنها برای حس کردن محرک های مختلف از جمله، بو، طعم، هورمون و فرارسان های عصبی استفاده می شود. تحقیق نشان داد چنین سیستمی با استفاده از نور می تواند GPCRهای مختلف و همچنین سیگنال دهی و واکنش های فیزیولوژیکی درون سلولی را دستکاری کند.

البته هنوز کاربردهای چنین تحقیقی کاملاً مشخص نیست اما محققان معتقدند این امر دستاوردی بزرگ در درک زیست شناسی به حساب می آید.