اپتوژنتیک: مفاهیم و کاربردها

اپتوژنتیک فناوری جدیدی است که با کمک آن می توان به صورت دقیق، سریع و هدفمند حوادث سیستم های بیولوژیکی را به عنوان یک مجموعه پیچیده مورد بررسی قرار داد. مفاهیم اولیه اپتوژنتیک به اواخر دهه هفتاد میلادی بر می گردد زمانی که به دلیل چالش های موجود در رشته عصب شناسی نیاز بود تا یک سلول خاص بدون تاتیرگذاری بر روی سلول های دیگر تحت کنترل قرار گیرد و پیشنهاد شد که از نور می توان به عنوان ابزار مناسبی برای این منظور استفاده کرد. با کشف اپسین و آنالوگ های مشابه آن به عنوان مولکول های فعال به نور تحولی مهم در این زمینه روی داد. با کشف اپسین های میکروبی (باکتریایی یا قارچی) غشایی از جمله هالورودوپسین به عنوان نوعی کانال یونی وابسته به نور و انتقال ژن بیان کننده این نوع پروتئین به سلول های پستانداران، امکان کنترل اپتیکی سلول های پستانداران بخصوص سلول های عصبی ایجاد شد. همچنین به دلیل وجود رتینوئید به مقادیر فراوان در بافت هایی چون شبکیه مشخص شد که بافت های عصبی مرکزی دارای میزان کافی از ژن های میکروبی اپسینی برای القاء اپتوژنتیک و کنترل اپتیکی سلولی هستند.
اپتوژنتیک به معنای برانگیختگی نوری یا بازداری نوری سلول های هدف نیست بلکه با این روش امکان کنترل انجام فعالیت های خاص وجود دارد. علامت ویژه اپتوژنتیک، ایجاد کانال ها یا آنزیم های فعال شونده با نور است که امکان دستکاری های دقیق زمانی را بر روی وقایع بیوشیمیایی و الکتریکی با رزولوشن در حد سلول فراهم می سازد. اپتوژنتیک به معنای ایجاد راهبردهای هدفمند ژنتیکی همچون پروموتورهای اختصاصی سلولی یا ویروسی است. این تکنولوژی امکان انتقال پروب های حساس به نور برای جمعیت های خاص سلولی در بافت زنده و سخت افزار شامل فیبر نوری و منابع نوری را فراهم می سازد. با این روش بررسی اختصاصی سلول ها حتی در عمق بافت به منظور کنترل عملکرد سلول امکان پذیر می شود.