کنترل از راه دور کرم‌ها با استفاده از پروتئین‌های حساس به نور

به گزارش خبرنگار گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا، دانشمندان ژاپنی روشی را نشان داده اند که به آنها اجازه می دهد با کاشت پروتئین های حساس به نور حرکات کرم ها را از راه دور کنترل کنند. آنها از این طریق کرم‌ها را وادار می‌کنند که تحت نور سبز حرکت کنند و در زیر اشعه ماوراء بنفش متوقف شوند.

موجودات زنده باید بتوانند به محرک های مختلف محیط مانند نور و موادشیمیایی پاسخ دهند، که این امر به آنها کمک می کند غذا پیدا کنند و از خطرات دوری کنند. هک کردن این سیستم حسی می‌تواند به محققان کمک کند تا حیوانات سایبورگی بسازند که می‌توان با تحریک الکتریکی آنتن‌هایشان آنها را هدایت کرد تا به‌طور غریزی از موانع درک شده پیش رویشان دور شوند.

در این مطالعه جدید، دانشمندان دانشگاه متروپولیتن اوزاکا از پروتئین هایی به نام اپسین به عنوان محرک استفاده کردند. این پروتئین‌ها به طول‌موج‌های مختلف نور حساس هستند و با ارسال سیگنال‌هایی پاسخ می‌دهند که می‌توانند مدارهای عصبی دیگری را که به آن‌ها متصل هستند راه‌اندازی کنند.

تحقیقات قبلی بر روی اپسین ها نشان داده است که می توان از آنها برای بازگرداندن بینایی به موش های کور یا تعدیل درد در پاسخ به نور استفاده کرد.

در این تحقیق، پژوهشگران از اپسین‌ها برای کنترل مستقیم حرکات C.elegans استفاده کردند که یک کرم کوچک است که معمولا در مطالعات آزمایشگاهی استفاده می‌شود.

 دو اپسین در این کرم‌ها کاشته شد. یکی از آن‌ها که منشأ آن پشه‌ها بودند در سلول‌های حسی کاشته شد که باعث می‌شود موجودات از محرکی که در اینجا نور است دور شوند. اپسین دوم که از مارماهی‌ها تهیه می شود، به نور UV حساس است و در نورون های حرکتی کرم ها کاشته شد.

درواقع کرم‌ها وقتی در معرض نور سبز قرار می‌گرفتند شروع به حرکت می‌کردند و در زیر اشعه ماوراء بنفش کاملاً متوقف می‌شدند. این نشان می‌دهد که این روش را می‌توا برای ایجاد سیستم‌های سیگنال‌دهی اپتوژنتیکی استفاده کرد که عملکردهای مختلفی را تحت تاثیر رنگ‌های مختلف نور از خود نشان می‌دهند.

میتسوماسا کویاناگی نویسنده ارشد این پژوهش می‌گوید: هر دو اپسین پشه و مارماهی که ما استفاده کردیم جزو پروتئین‌های G هستند که با گیرنده‌های پروتئینGPCR جفت می‌شوند که برای حس کردن محرک‌های مختلف از جمله بو،طعم ، هورمون‌ها و انتقال‌دهنده‌های عصبی استفاده می‌شوند که نشان می‌دهد این سیستم با استفاده از نور می‌تواند برای دستکاری GPCR های مختلف و پیام رسانی درون سلولی و پاسخ های فیزیولوژیکی بعدی از آنها استفاده شود.

دقیقاً مشخص نیست که این تحقیق به چه کاربردهایی می‌تواند منجر شود، اما تیم تحقیقاتی می‌گوید این یک پیشرفت بزرگ در درک زیست‌شناسی سیستم‌های حسی محسوب می‌شود و در نهایت می‌تواند به اکتشافات داروی جدیدی منجر شود.

این تحقیق در مجله PNAS منتشر شده است.