– Ved hjelp av optogenetikk blir det lettere å gjennomføre forskning som viser hvordan hjernen fungerer. Det vil bli lettere å forstå sykdommer og utvikle behandlinger for dem, sier professor Karl Deisseroth.

Sammen med kolleger ved University of Stanford i USA har han utviklet den nye teknikken optogenetikk, som hadde sin debut for rundt fem år siden.

Deisseroth presenterte forskningen sin på NevroNor-konferansen New concetps in Neuroscience som ble arrangert i Bergen nylig.

Optogenetikk går kort fortalt ut på å genmodifisere utvalgte hjerneceller for å gjøre dem følsomme for lys. Dermed kan cellene aktiveres med lysglimt.

Teknikken kan også brukes til å få aktive nerveceller til å lyse opp slik at forskerne kan følge deres funksjon i hjernens nettverk.

– Revolusjonerende metode

Med optogenetikk kan forskerne altså bruke lyset både til å aktivere hjernen og til å se den i aksjon.

Professor Clive Bramham ved Institutt for biomedisin ved Universitetet i Bergen var med på å hente inn foredragsholdere til konferansen. Han er begeistret for Deisseroths forskning.

– Etter min mening er optogenetikk en revolusjonerende metode og noe av det mest spennende i nevrovitenskapen nå. Å kunne slå av og på nerveceller gir helt nye muligheter for å studere funksjonen til bestemte nerveceller, sier Bramham.

I tidligere forsøk ble nerveceller aktivert ved hjelp av elektroder som var operert inn i hjernen. En elektrode danner et elektrisk felt som aktiverer alle nervecellene i omgivelsene, og ikke bare akkurat de som forskerne vil undersøke.

Den nye metoden gir derimot full kontroll. I utgangspunktet reagerer nerveceller nemlig ikke på lys i det hele tatt, de blir lysfølsomme først når de er genmodifisert. Forskerne leder genene inn i nettopp de cellene de er interessert i å studere.

Dermed kan de aktivere utvalgte nerveceller i hjernen på forsøksdyr og øyeblikkelig se hvordan dyret reagerer.

– Som et orkester

– Hjernen består av en rekke forskjellige celletyper blandet sammen, som et orkester hvor alle instrumentene sitter hulter til bulter uten noe system. Det har gjort det utfordrende å studere den, forklarer Deisseroth.

– Optogenetikk løser mange av disse utfordringene. I stedet for at hele orkesteret spiller uten kontroll, kan vi nå dirigere enkeltinstrumenter og bestemme når de skal være aktive, utdyper han.

Det gjør det mulig for eksempel å avkode funksjonen til små nevrale nettverk i bestemte hjernesentre, eller å finne fram til hvilke nerveceller som knytter forbindelse mellom to hjernesentre.

Dermed bidrar optogenetikken til å gi forskerne helt nye grunnleggende kunnskaper om hjernens kompliserte funksjon.

Parkinson og Alzheimer

Metoden har også økt legenes innsikt i årsakene til alvorlige nevrologiske lidelser som Parkinsons, Alzheimers og depresjon. Utfordringene i psykiatrien har vært et viktig utgangspunkt for Deisseroth, som har bakgrunn som psykiater.

– Gjennom jobben min som psykiater har mangelen på gode hypoteser og modeller blitt veldig tydelig for meg. Personer som lider av hjernesykdommer, lider mye, og dette er vanlige sykdommer, påpeker Deisseroth.

Gjennom dyrestudier har han og kollegene fått ny kunnskap som på sikt kan føre til en mer effektiv behandling av Parkinsons. Deisseroth tror også optogenetikk vil kunne gjøre det mulig å teste hypoteser om blant annet Schizofeni og depresjon.

Bramham synes det er viktig å påpeke at Deisseroths gjennombrudd bygger på langt smalere forskning, men at systematisk arbeid har gjort forskningen hans mer og mer anvendelig.

– Deisseroths forskning bygger på andres grunnleggende studier på lysfølsomme ionekanaler i alger. Når vi ser hva det har endt opp i, illustrerer det tydelig at man aldri kan vite hvor de store framskrittene vil komme fra, fastslår Bramham.

Lenke:

Forskningsrådets program NevroNor – en nasjonal satsing på nevrovitenskapelig forskning (NEVRONOR)