Los biólogos demostraron un estimulador óptico del corazón en moscas

Los biólogos lograron crear un estimulador optogenético del corazón que afecta las contracciones del corazón con pulsos láser. La descripción de un experimento exitoso realizado con moscas de Drosophila apareció esta semana en la revista Science Advances.

Los estimulantes cardíacos clásicos funcionan enviando impulsos eléctricos a las células de un órgano. Bajo la influencia de los impulsos, las células se contraen y, por lo tanto, se mantiene un ritmo constante del latido del corazón. En este experimento, los científicos utilizaron los logros de un campo relativamente nuevo de la ciencia, la optogenética .

En optogenética, para estimular las células (principalmente los biólogos que se ocupan de las neuronas), se modifican genéticamente, lo que obliga a las células a producir proteínas especiales: canales iónicos que permiten que los iones viajen a través de la membrana celular. Debido a la presencia de estas proteínas, las células comienzan a responder a la luz.

Al comienzo del desarrollo de la optogenética, los animales experimentales tuvieron que introducir fibra en el cuerpo para suministrar pulsos de luz a la región de interés. Este año, los científicos estadounidenses han desarrollado implantes microscópicos inalámbricos equipados con un módulo de radio y LED. Pueden encenderse y apagarse mediante control externo.

En nuestro experimento, tales trucos no fueron necesarios. Las moscas Drosophila estaban genéticamente preparadas para que su corazón respondiera a la luz, y la estimulación se realizó mediante pulsos láser que penetraron el exoesqueleto en el abdomen de la mosca. En el curso del experimento, se descubrió que cuando los pulsos láser se aplicaban a una frecuencia de 10 Hz, los corazones hinchados latían de acuerdo con los pulsos suministrados.


En el video, los latidos del corazón vuelan de forma independiente y bajo la influencia de pulsos láser.

Chao Zhou [ de Chao of Zhou ], profesor asistente de bioingeniería en la Universidad de Lihayskogo, quien dirigió el trabajo, dice que los marcapasos ópticos tienen una serie de ventajas sobre las tradicionales. Por ejemplo, un estimulador óptico no necesita ser implantado. Actúa solo en un cierto conjunto de células, mientras que la electricidad puede afectar el tejido circundante.

Estudios similares ya se han llevado a cabo con éxito en otras criaturas favoritas de biólogos: pez cebra y ratones. Sin embargo, en el caso de los peces, la exposición solo fue posible en la etapa embrionaria y en ratones, cuando se abrió el cofre. En este caso, la estimulación no invasiva se demostró en el laboratorio.


El investigador estadounidense Seymour Benzer sostiene el modelo Drosophila,

ya que en el caso de las moscas Drosophila es posible influir en ellas en todas las etapas de desarrollo, lo que permite a los científicos probar hipótesis interesantes. Por ejemplo, al estudiar moscas eclosionadas especialmente con predisposición a ataques cardíacos, se puede determinar si la estimulación del embrión en desarrollo afectará la mejora de la situación de los latidos cardíacos en las moscas adultas.

Por supuesto, dicha tecnología aún no se ha adaptado para experimentos humanos. Tendrá que implantar quirúrgicamente el estimulador o desarrollar un sistema en el que las células respondan a la radiación en la parte infrarroja cercana del espectro (capaz de penetrar a través de los tejidos). Es cierto que para esto será necesario descubrir cómo enfocar esta radiación para que no se disperse en los tejidos. Pero Zhou está seguro de que no hay nada imposible.


El primer marcapasos implantable del mundo de Siemens Elema. Los

marcapasos comenzaron a usarse en la década de 1950. El primer prototipo se ubicó fuera del cuerpo y recibió energía a través de los cables.

Source: https://habr.com/ru/post/es385175/