دانشمندان ژاپنی حرکت کرم‌ها را با لامپ‌های با نور مختلف، کنترل می‌کنند!

دانشمندان ژاپنی شیوه‌ای ابداع کرده‌اند که که به آنها اجازه می‌دهد حرکات کرم‌ها را از راه دور کنترل کنند. با کاشت پروتئین‌های حساس به نور در موجودات، محققان توانستند آنها را زیر نور سبز حرکت داده و در زیر اشعه ماوراء بنفش حرکتشان را متوقف کنند.

موجودات زنده به محرک های مختلف در محیط خود پاسخ می‌دهند، مانند نور یا مواد شیمیایی، که به آنها کمک می کند غذا پیدا کنند و از خطرات دوری کنند. هک کردن  این سیستم حسی می‌تواند به ما امکان ایجاد “سایبورگ” های کنترل از راه دور را بدهد – برای مثال، سوسک‌ها را می توان با تحریک الکتریکی آنتن‌هایشان هدایت کرد تا به طور غریزی از یک مانع درک شده دور شوند.

در تحقیق  جدید، دانشمندان دانشگاه متروپولیتن اوزاکا از پروتئین‌هایی به نام اپسین به عنوان محرک استفاده کردند. این پروتئین‌ها به طول‌ موج‌های مختلف نور حساس هستند و به ارسال سیگنال‌هایی پاسخ می‌دهند که به نوبه خود مدارهای عصبی دیگری را که به آن‌ها متصل هستند راه‌اندازی کنند. این حوزه پژوهشی را اپتوژنتیک می‌گویند. کار قبلی با اپسین‌ها نشان داده بود که می‌توان از آنها برای بازگرداندن بینایی به موش‌های کور یا تعدیل درد در پاسخ به نور استفاده کرد.

در این مورد، تیم از آنها برای کنترل مستقیم حرکات C. elegans ، یک کرم کوچک که معمولاً در مطالعات آزمایشگاهی استفاده می‌شود، استفاده کرد. دو اپسین در این کرم‌ها کاشته شد – یکی، که منشأ آن پشه‌ها بود، در سلول‌های حسی قرار داده شد که باعث می‌شود موجودات از محرکی که در اینجا نور است دور شوند. اپسین دوم که از لامپری‌ها تهیه شده بود، به نور UV حساس بود و در نورون های حرکتی کرم ها کاشته شد.

پس کرم‌ها وقتی در معرض نور سبز قرار می‌گرفتند شروع به حرکت می‌کردند و در زیر اشعه ماوراء بنفش کاملاً متوقف می‌شدند. تیم این روش را آزمایش کرد و دریافت که می تواند بارها و بارها کار کند، که نشان می‌دهد پروتئین ها با قرار گرفتن مکرر در معرض نور از بین نمی‌روند. این نشان می‌دهد که این تکنیک می‌تواند برای ایجاد سیستم‌های سیگنال‌دهی اپتوژنتیکی استفاده شود که عملکردهای مختلفی را تحت رنگ‌های مختلف نور انجام می‌دهند.

هر دو اپسین پشه و لامپری، اعضای خانواده گیرنده‌های گیرنده‌های جفت شده با پروتئین G (GPCR) هستند – که برای حس کردن محرک‌های مختلف از جمله بو، چشیدن، هورمون‌ها و انتقال‌دهنده‌های عصبی استفاده می‌شوند که نشان می‌دهد این سیستم با استفاده از نور برای دستکاری GPCR های مختلف و پیام رسانی درون سلولی و پاسخ های فیزیولوژیکی بعدی آنها استفاده شود.

دقیقاً مشخص نیست که این تحقیق به چه کاربردهایی می‌تواند منجر شود، اما تیم تحقیقاتی می‌گوید که این یک پیشرفت در درک زیست‌شناسی این سیستم‌های حسی است و در نهایت می‌تواند به اکتشافات دارویی جدید منجر شود.

این تحقیق در مجله PNAS منتشر شده است.