Коллектив исследователей разработал активируемое светом переключение, которое заставляет гены включаться и выключаться в клетках млекопитающих. Этот наиболее эффективное т. наз. "оптогенетическое переключение" активируется с помощью красного света и дальнего красного света, предназначенного и проверенного на клетках животных -- и при этом не нужны дополнительные ощущающие свет молекулы вне клетки.

Активируемое светом генетическое переключение может быть использовано, чтобы заставлять гены включаться и выключаться при генотерапии; чтобы выключить экспрессию генов для будущей терапии рака; и помочь отследить и понять функцию гена в специальных местах тела человека.

Коллектив под руководством биоинженеров из University of California San Diego, недавно детально представил свои находки.

"Способность контролировать гены в глубине тела в специфическом месте и в специальное время, без добавления внешних элементов, является целью нашего сообщества уже долгое время," говорит Todd Coleman. "Мы контролируем гены наиболее подходящими длинами волн света."

Учёные достигли успеха в создании переключения, базирующегося на двух понятиях. Во-первых, клетки животных обладают аппаратом поставки электронов, чтобы делать молекулы, которые д. быть чувствительны к красному свету.

В качестве силового шнура они использовали бактериальный и растительный ferredoxin, белок с железом и серой, который обеспечивает перенос электронов в ряде реакций. Ferredoxin существует в разных формах в клетках животных, который несовместим с растительными и бактериальными двоюродными братьями (cousin). Поэтому фермент назван Ferredoxin-NADP reductase, или FNR, и выполняет роль переходника (outlet adapter).

Как результат клетки животных могут теперь переносить достаточно электронов от их энергетического источника к др. ферментам, которые могут продуцировать чувствительные к свету молекулы, необходимые для активируемого светом переключения.

Во-вторых, установлено, что система продукции чувствительных к свету молекул д. быть размещена в митохондриях клеток, факторий клеточной энергии. Комбинируя эти два постулата, исследователи оказались способны построить растительную систему для контроля генов красным светом внутри клеток животных.

Красный свет является надежным средством для активации генетического переключения, поскольку он легко проходит через тело человека. Простейший способ, чтобы продемонстрировать это, является ваша рука поверх смартфона, когда вы видите проблесковый свет, если он включен. Красный свет, но не др. окрасок, будет просвечивать, поскольку тело его не абсорбирует. И поэтому он действительно проходит через ткани безвредно, достигая глубин тела. чтобы контролировать гены.

Биоинженеры построили и запрограммировали небольшое, компактное настольное устройство, чтобы активировать переключение красным и far-red светом. Этот инструмент позволил исследователям контролировать продолжительность, с которой лучи света, длятся вплоть до миллисекунд. исследователи показали, что гены, включенные с помощью переключения, остаются активными в течение нескольких часов в некоторых линиях клеток даже после короткого пульсового воздействия.

Команда недавно получила грант на использование метода контроля активации гена в специфических регионах головного мозга. Это позволило им лучше узнать функцию генов при разных нейрологических нарушениях.

Исследователи запатентовали использование ferredoxins и FNR, чтобы целенаправленно воздействовать на ферменты, необходимые для продукции активируемых светом молекул. Технология доступна для лицензирования.