Svetloba na podstrešju: Kako optogenetika omogoča transhumanski možganski vdor

Biologija je zelo podobna Legosu, ker je metaforično vse podobno Legosu. Resnica je, da so naša telesa, naše navidezno kohezivne celote, dejansko sestavljena iz neštetih majhnih delov in da so funkcije mešanja in ujemanja mesnate, krvave in ne tako težke. Na primer - in da bi dobili to logično vlakovno vožnjo - lahko izdelate snap na mestu, ki je sposoben generirati in se odzivati ​​na svetlobo, s čimer vzpostavi popolnoma nov sistem nevrotransmiterjev, ki ne moti obstoječih sistemov, možganov na vrhu možganov.

To je ideja v srcu (ali glavi ali karkoli) novega polja optogenetike. Kot večina drugih bioloških orodij, tudi optogenetika temelji na biologiji drugega organizma, ki je bil »izposojen«. V tem primeru je to protein, imenovan kanalrodhodin-2 (ChR-2), in je nastal iz zelenih alg, imenovanih Chlamydomonas reinhardtii. Izkazalo se je, da je veliko svetlobno občutljivih ionskih kanalov, kot je ta. Ideja je graditi nove biološke sisteme, ki temeljijo na opečnem opeku ChR-2.

Odkar je Karl Deisseroth leta 2005 izdelal nevrone sesalcev, ki so jih gojili v laboratoriju, da bi izrazili ChR-2, so mnogi raziskovalci poskušali z optogenetiko, da bi ugotovili, kateri nevroni delajo kaj. Na primer, ena vrsta nevronov - imenovanih neokortikalni nevroni parvalbumina - modulira ritme 40-ciklov na sekundo v možganih (»gama oscilacije«). Že nekaj časa je bilo znano, da so gama oscilacije nenormalne pri bolnikih s shizofrenijo in avtizmom, zato so v teku nove strategije za raziskovanje in potencialno popravljanje teh celic. To je posebej zanimiva strategija. Tudi če genetika posameznika povzroči nenormalne rezultate v teh celicah, če lahko znanstveniki preprosto preglasijo ta rezultat, potem ta genetika ne bi bila pomembna.

Nedavno so tudi znanstveniki začeli eksperimentirati z idejo o ustvarjanju optogenetskih omrežij z uporabo bioluminiscenčnih celic. Predvsem je poudarek na vrsti bioluminiscence, ki jo je odkril Osamu Shimomura leta 1962, ki je iz meduze Aequorea victoria in reagira na svetlobo (Shimomura je dobil Nobelovo raziskavo). Svetlobe, ki ustvarjajo celice in svetlobno občutljive celice, so - za ponavljanje metafore - podobne dvojnim stranicam Lega.

S spodbujanjem interakcij med tema dvema tipoma celic lahko znanstveniki dosežejo izjemno natančno raven nevronov. Prav tako bodo lahko dobili optogenetske celice, da se odzovejo na svetlobo, ne da bi prilepile svetilko na glavo miši, kar je kul - še posebej za miško.

Kaj pa aplikacije? Ena od možnosti je, da jo ustvarijo celice, ki se odzivajo na svetlobo. Torej, ko so biološke funkcije udarjajo - pravijo, da proizvajajo leptin ali grelin, in zato uravnavajo apetit - bi prav tako prižgali in sprožili sistem. S tem bi lahko znanstveniki vrnili nazaj količino proizvedenega grelina, da bi ljudje postali manj lačni. Ali pa lahko popravijo količino insulina, ki se sprosti kot odziv na namige krvnega sladkorja. Lahko pa poplavijo cono z adrenalinom, ko se subjekti utrudijo.

Druga možnost je, da bi lahko hackali obstoječe sisteme. Na primer, z optogenetsko inženirsko inhibitornimi nevroni v amigdali, da se odzovejo na svetlobo, in aktiviranjem nevronov v amigdali, da bi izdelali svetlobo, bi lahko raziskovalci ponovno povezali nevrone, ki zavirajo ljudi, da bi preobrnili občutek stresa ali tesnobe. Nič več tesnobe. (To bi lahko pripeljalo do skoka brezposelnosti, ko se ljudje nekako odpravijo, da bi sledili svojemu veselju.)

Še vedno bi lahko postali zanimivejši. Mogoče bi lahko razvili sistem, v katerem vsak nevron v mreži izraža svojo barvo, optogenetske celice pa zahtevajo aktivacijo vsakega kanala, da se njihov učinek uresniči. Torej, namesto enega nevronskega žganja, je treba aktivirati celoten pomnilnik, da bo sistem deloval. Morda bi lahko slabe učinke nekaterih spominov oslabili. Lahko pa bi se vsa stvar odzvala na drogo, da bi jo uporabnik lahko vklopil ali izklopil.

V vsakem primeru pa še vedno obstajajo velike znanstvene in regulativne ovire, preden se ta resnično ožičenje začne. Da bi lahko stvari postavili v perspektivo, FDA še ni odobrila nobenih postopkov genske terapije, v Evropi pa je bil odobren le en postopek. Ta stvar je daleč.

Toda prihaja.

Raziskovalcem ni izgubljeno, da bi optogenetske celice lahko delale tudi s strojno opremo - da ne moremo samo vdirati v naše sisteme z uporabo teh novih tehnologij, ampak se vključiti v večji sistem. Biologija je kot Legos, vendar je manj kot Legos, kot bi lahko bila. Pričakujte, da se to spremeni.