أظهر علماء الأحياء محفزًا بصريًا للقلب على الذباب

تمكن علماء الأحياء من إنشاء محفز للجين البصري للقلب يؤثر على تقلصات القلب مع نبضات الليزر. ظهر وصف تجربة ناجحة أجريت على ذبابة ذبابة الفاكهة هذا الأسبوع في مجلة Science Advances.

تعمل منبهات القلب الكلاسيكية عن طريق إرسال نبضات كهربائية إلى خلايا العضو. تحت تأثير النبضات ، تنقبض الخلايا ، وبالتالي يتم الحفاظ على إيقاع مستمر لضربات القلب. في هذه التجربة ، استخدم العلماء إنجازات مجال جديد نسبيًا من العلوم ، علم الوراثة الضوئية .

في علم الوراثة ، لتحفيز الخلايا (يتعامل علماء الأحياء في المقام الأول مع الخلايا العصبية) ، يتم تعديلها وراثيًا ، مما يجبر الخلايا على إنتاج بروتينات خاصة - قنوات أيونية تسمح للأيونات بالمرور عبر غشاء الخلية. بسبب وجود هذه البروتينات ، تبدأ الخلايا في الاستجابة للضوء.

في بداية تطور علم الوراثة ، كان على الحيوانات التجريبية إدخال الألياف إلى الجسم من أجل توفير نبضات ضوئية للمنطقة المعنية. قام العلماء الأمريكيون هذا العام بتطوير غرسات مجهرية لاسلكية مزودة بوحدة راديو و LED. هم قادرون على تشغيل وإيقاف عن طريق التحكم الخارجي.

في تجربتنا ، لم تكن هذه الحيل مطلوبة. تم إعداد ذبابة ذبابة الفاكهة وراثيا لقلبها للاستجابة للضوء ، وتم إجراء التحفيز بواسطة نبضات ليزر اخترقت الهيكل الخارجي على بطن الذبابة. في سياق التجربة ، وجد أنه عندما تم تطبيق نبضات الليزر على تردد 10 هرتز ، تضرب القلوب المنتفخة بما يتوافق تمامًا مع النبضات المزودة.


في الفيديو ، يدق دقات القلب بشكل مستقل وتحت تأثير نبضات الليزر

Chao Zhou [ من Chao of Zhou ] ، وهو أستاذ مساعد في الهندسة الحيوية في جامعة Lihayskogo ، الذي قاد العمل ، يقول إن أجهزة تنظيم ضربات القلب البصرية هناك عدد من المزايا على التقليدية. على سبيل المثال ، لا يلزم زرع محفز بصري. يعمل فقط على مجموعة معينة من الخلايا ، في حين أن الكهرباء يمكن أن تؤثر على الأنسجة المحيطة.

وقد تم بالفعل إجراء دراسات مماثلة بنجاح على مخلوقات أخرى مفضلة لعلماء الأحياء - الزرد والفئران. ومع ذلك ، في حالة الأسماك ، كان التعرض ممكنًا فقط في مرحلة الجنين ، وفي الفئران ، عندما تم فتح الصدر. في هذه الحالة ، تم إظهار التحفيز غير الغازية في المختبر.


الباحث الأمريكي سيمور بنزر يحمل نموذج

ذبابة الفاكهة ، لأنه في حالة ذبابة الذبابة يمكن التأثير عليها في جميع مراحل التطور ، وهذا يسمح للعلماء باختبار الفرضيات المثيرة للاهتمام. على سبيل المثال ، من خلال دراسة الذباب المفروض بشكل خاص مع الاستعداد للنوبات القلبية ، يمكن للمرء تحديد ما إذا كان تسريع الجنين النامي سيؤثر على تحسين حالة ضربات القلب لدى الذباب البالغ.

بالطبع ، لم يتم تكييف هذه التكنولوجيا بعد للتجارب البشرية. سيتعين عليك إما زرع المحفز جراحيًا ، أو تطوير نظام تستجيب فيه الخلايا للإشعاع في الجزء القريب من الأشعة تحت الحمراء من الطيف (قادر على اختراق الأنسجة). صحيح ، لهذا سيكون من الضروري معرفة كيفية تركيز هذا الإشعاع حتى لا ينتشر في الأنسجة. لكن تشو متأكد من أنه لا يوجد شيء مستحيل.


أول جهاز تنظيم ضربات قلب قابل للزرع في العالم من شركة Siemens Elema.

بدأ استخدام أجهزة تنظيم ضربات القلب لأول مرة في الخمسينيات. يقع النموذج الأولي الأول خارج الجسم ، ويحصل على الطاقة عبر الأسلاك.

Source: https://habr.com/ru/post/ar385175/