Ako fungujú neuróny
Všetky druhy zmyslového vnímania sú založené na komunikácii medzi nervovými bunkami. Reakcia na primárny stimul, ako aj prenos výsledného signálu, závisia na fungovaní špecializovaných bielkovín obsiahnutých v receptoroch, ktoré sa spájajú s povrchovými membránami neurónov. Mnoho senzorických neurónov reaguje len na jednu zmyslovú modalitu, ako napr. na mechanické podráždenie alebo teplotu.
(Kontrola geneticky modifikovaných neurónových nikotínových receptorov acetylcholínu (Nature Chemistry 4)
Vedci pod vedením profesora Dirka Traunera z Univerzity Ludwiga Maximiliana v Mníchove (LMU) vyvinuli metódu, ktorá umožňuje kontrolovať všetky typy nervových receptorov prostredníctvom svetla. Dá sa to dosiahnuť použitím syntetickej zlúčeniny, ktorá reaguje špecificky na svetlo, a ktorá pôsobí ako spínač pre receptory. Nervové bunky, ktoré sú jej nositeľom, sa stávajú citlivé na svetlo. Nové poznatky overovali vedci v dvoch štúdiách. Jedna z nich bola zameraná na receptory bolesti, druhá pracovala s modelom vrodenej slepoty u myší.
Vnímanie bolesti vieme riadiť svetlom
Tzv. opioidy, prírodné látky podobné morfínu, sa dlhé roky používali ako lieky proti bolesti. Telo tiež syntetizuje endogénne opioidy, známe ako endorfíny, ktoré sa viažu na rovnaké receptory a majú rovnaké analgetické účinky ako morfín.
Chemickou modifikáciou syntetického opioidného fentanylu, ktorý sa klinicky používa aj ako anestetikum a ako veľmi silný liek proti bolesti, sa vedeckému tímu podarilo prideliť fotosenzitivitu konkrétnej triede opioidných receptorov. Ich fyziologický účinok tak môže byť presne riadený svetlom. Schopnosť regulovať opioidné receptory prostredníctvom svetla by mohla ponúknuť nové možnosti liečby syndrómu chronickej bolesti.
Spínače zraku
K zaujímavým zisteniam prišli vedci aj pri skúmaní vrodenej slepoty u myší. Fotoreceptory sú tvorené tyčinkami a čapíkmi a sú vnútorne citlivé na svetlo. Funkčné poškodenie fotoreceptorov alebo patologická strata buniek, ktoré ich nesú, má za následok neschopnosť registrovať svetlo dopadajúce na sietnicu. To vedie k rôznym typom zrakových porúch a niektorých foriem vrodenej slepoty.
Vedcom z LMU sa v spolupráci s výskumníkmi z Kalifornskej univerzity v Berkeley po prvýkrát podarilo obnovenie vizuálnej funkcie u myší, ktorých fotoreceptívne bunky na sietnici boli degenerované. Zákrok spočíval v použití nového syntetického spínača, ktorý pridelil svetelnú citlivosť gangliovým bunkám sietnice. V budúcnosti by tento prístup mohol pomôcť obnoviť zrak ľudí trpiacich určitými druhmi slepoty.
Menej nežiaducich účinkov
Tento objav podľa mňa skrýva veľa možností využitia vo farmakológii aj oftalmológii. Optické spínače môžu byť tiež predmetom záujmu pri liečbe stavov ako sú depresia alebo epilepsia. Dajú sa totiž využiť s jedinečnou priestorovou a časovou presnosťou svetelnej signalizácie a pôsobia iba na miestach, kde je to potrebné, čím sa minimalizujú nežiaduce vedľajšie účinky.
Škoda, že na využitie týchto zlúčenín v klinickej praxi si budeme musieť ešte počkať.