Het beheersen van cellen met licht - nieuwe therapeutische benaderingen voor ernstige ziekten

Hoe zenuwcellen met licht kunnen worden in- en uitgeschakeld

Ziekten tot in de kleinste details begrijpen, ze eerder herkennen en therapieën optimaliseren - dit ambitieuze doel is overgenomen door de medische wetenschap van de fotonica. Licht is hier het centrale element. Optische systemen voor de diagnose en behandeling van ziekten hebben al een belangrijke plaats ingenomen. Een Duits onderzoeksteam is nu nog dieper ingegaan op de zaak. Implanteerbare sondes zouden celfuncties optisch moeten activeren of deactiveren. De onderzoekers willen vele ziekten beïnvloeden.

Deze "lichtregeling" voor cellen opent nieuwe mogelijkheden voor de diagnose en behandeling van vele ziekten. Het federale ministerie van Onderwijs en Onderzoek (BMBF) heeft ook 1,4 miljoen euro bijgedragen aan het project. Wetenschappers van de Technische Universiteit van Chemnitz en het Universitair Medisch Centrum Göttingen zijn aanzienlijk betrokken bij de ontwikkeling van het zogenaamde optogenetische cochleair implantaat, dat volgens de onderzoekers een ongekend potentieel opent voor medische technologie en neurowetenschappen.

De wetenschap van optogenetica heeft zichzelf ten doel gesteld om ziekten op microbiologisch niveau te begrijpen en te herkennen. De cochleaire implantaten zijn bedoeld om de controle over zenuwcellen te beïnvloeden. (Afbeelding: sdecoret / fotolia.com)

De reis naar het zelf

Het volgen en beïnvloeden van levensprocessen in cellen en weefsels tot op moleculair niveau - een droom van de wetenschap. De implanteerbare sondes zijn een stap dichter bij het vervullen van deze droom. De sondes maken een lichtgestuurde regeling van de activiteit van cellen mogelijk. Net als een schakelaar die wordt geactiveerd door licht, kunnen zenuwcellen eenvoudig worden in- of uitgeschakeld of andere celfuncties optisch worden geactiveerd.

Het alternatief voor pacemakers voor hart en hersenen

De procedure is in principe vergelijkbaar met de elektrische stimulatie die wordt gebruikt in de pacemaker voor het hart of de hersenen. De lichtregeling van het cochleaire implantaat is veel preciezer. Het implantaat maakt een veel preciezere controle van de celactiviteit mogelijk.

Actieve en passieve sondes

De wetenschappers willen zowel actieve als passieve probes ontwikkelen die de implementatie van optogenetica in het menselijk lichaam mogelijk maken. De "actieve sondes" moeten worden uitgerust met microscopische micro-LED's die op flexibele steunen zijn gemonteerd. In het geval van de "passieve sondes" wordt het licht via laserdioden in het weefsel geleid via optische polymeergolfgeleiders. Deze golfgeleidersondes hebben het voordeel dat de sonde verder van de plaats van stimulatie kan zijn. Dit zorgt voor meer vrijheid bij de keuze van componenten die vele jaren operationeel moeten blijven als een implantaat in het lichaam.

light Luister

Als een van de eerste projecten is er al een prototype ontwikkeld voor "licht luisteren". Het is een optisch cochleair implantaat voor mensen met ernstig gehoorverlies. Dit implantaat wordt ingebracht in het slakkenhuis van het binnenoor, waar het de zenuwcellen stimuleert met behulp van de LED's. Het team onder leiding van Prof. Dr. Ulrich Theodor Schwarz en Prof. Dr. med. Karla Hiller is aanzienlijk verantwoordelijk voor de ontwikkeling van de sondes en geminiaturiseerde lichtbronarrays en verwacht binnenkort klaar te zijn voor de markt. (Vb)