다락방의 빛 : 어떻게 인간 유전체가 사람이 두뇌 해킹을 가능하게 할까?

생물학은 Legos와 매우 비슷합니다. 왜냐하면 은유 적으로 말하면 모든 것이 Legos와 매우 비슷하기 때문입니다. 진실은 우리의 몸, 우리의 겉으로보기에는 응집 된 도매는 실제로 무수히 많은 작은 부분들로 구성되어 있고, 섞고 일치하는 기능은 살점이 풍부하고 피로하지 않으며 그리 어렵지 않다는 것입니다. 예를 들어 -이 논리적 트레인을 굴리기 위해 - 빛을 생성하고 반응 할 수있는 장소 뉴런으로 스냅을 만들 수 있습니다. 따라서 기존 시스템과 간섭하지 않는 새로운 신경 전달 시스템을 구축 할 수 있습니다.

이것은 optogenetics의 새로운 영역의 핵심 (또는 머리 또는 무엇이든)에서의 아이디어입니다. 생물학의 다른 많은 도구들과 마찬가지로, optogenetics는 "빌려온"다른 생물체의 생물학을 기반으로합니다.이 경우 channelRhodopsin-2 (ChR-2)라는 단백질이며 Chlamydomonas reinhardtii라고 불리는 녹조류에서 유래했습니다. 이 같은 많은 빛에 민감한 이온 채널이 있습니다. 아이디어는 벽돌로 ChR-2 벽돌을 기반으로 한 새로운 생물학적 시스템을 구축하는 것입니다.

Karl Deisseroth가 2005 년 ChR-2를 표현하기 위해 실험실에서 성장한 포유류 뉴런을 조작 한 이래로 많은 연구자들은 어떤 뉴런이 무엇을하는지 파악하기 위해 optogenetics를 연구했다. 예를 들어, 신피질 파벌 부민 뉴런 (nevortical parvalbumin neurons)이라고 불리는 한 종류의 뉴런은 뇌에서 40 사이클 / 초의 리듬을 변조합니다 ("감마 진동"). 정신 분열증 환자와 자폐증 환자 모두에서 감마 진동이 비정상적인 것으로 알려져있어이 세포를 조사하고 잠재적으로 수정할 수있는 새로운 전략이 현재 진행 중입니다. 이것은 특히 흥미로운 전략입니다. 개인의 근본적인 유전학이 이들 세포에서 비정상적인 결과를 낳더라도, 과학자가 그 결과를 단순히 무시할 수 있다면, 그 유전학은 중요하지 않을 것이다.

보다 최근에 과학자들은 생물 발광 세포 (bioluminescent cells)를 사용하여 광학 유전학 네트워크 (optogenetic network)를 창조한다는 아이디어를 실험하기 시작했다. 특히, 1962 년에 해파리 Aequorea victoria에서 왔으며 빛에 반응하는 시모무라 오사무 (Osamu Shimomura)가 발견 한 생물 발광 (bioluminescence) 유형에 중점을 둡니다 (시모무라는 노벨상을 연구했습니다). 빛을 생성하는 세포와 빛에 민감한 세포는 - 레고의 이중면처럼 - 은유를 되풀이합니다.

이 두 세포 유형 간의 상호 작용을 촉진함으로써 과학자들은 전례없는 수준의 연결 정밀도를 달성 할 수 있습니다. 그들은 마우스의 머리에 손전등을 붙이지 않고도 빛에 반응 할 수있는 세포를 얻을 수 있습니다. 마우스는 특히 멋집니다.

그러나 응용 프로그램은 어떻습니까? 한 가지 가능성은 빛에 반응하는 바로 그 세포를 만들어내는 것입니다. 그래서 그들은 생물학적 기능을 발휘할 때 - 렙틴이나 그렐린을 생산하여 식욕을 조절한다고 말하면 시스템을 점등시키고 발동시킵니다. 이렇게함으로써, 과학자들은 생산 된 그렐린의 양을 잠재적으로 되돌릴 수 있기 때문에 사람들은 배고픔이 줄어들지 않게됩니다. 또는 혈당 신호에 반응하여 방출되는 인슐린 양을 조절할 수 있습니다. 또는 피곤할 때 아드레날린이 넘쳐날 수 있습니다.

또는 기존 시스템을 해킹 할 수 있습니다. 예를 들어 빛에 반응하는 편도의 억제 뉴런을 광전자 공학적으로 조작하고 편도의 뉴런을 활성화시켜 빛 연구자가 스트레스 나 불안감을 압도하기 위해 사람의 억제 자 뉴런을 재 연결 할 수 있습니다. 더 이상 걱정하지 마라. (이것은 사람들이 기쁨을 추구하기 위해 방황하는 것처럼 실직에 뛰어들 수도 있습니다.)

우리는 여전히 더 흥미 진진한 입장을 취할 수 있습니다. 아마도 네트워크의 각 뉴런이 자신의 색을 표현하는 시스템을 고안 할 수 있습니다. 광학 생성 세포는 효과를 실현하기 위해 모든 채널을 활성화해야합니다. 따라서 단일 뉴런 발사 대신 시스템 전체가 작동되어야 시스템이 작동합니다. 아마도 특정 기억의 나쁜 영향이 약화 될 수 있습니다. 또는 마약에 반응하도록 모든 것을 만들 수 있으므로 사용자가 켜거나 끌 수 있습니다.

어쨌든이 SFF 재배 선이 본격적으로 시작되기 전에 여전히 중요한 과학 및 규제 장애물이 있습니다. 관점을 정하기 위해, FDA는 아직 모든 유전자 요법 절차를 승인하지 않았으며 오직 하나의 절차 만이 유럽에서 승인되었다. 이 물건은 먼 길이다.

그러나 그것은 올 것입니다.

또한 연구팀은 광학 유전 세포가 하드웨어에서도 작동 할 수 있다는 사실을 깨닫지 못했습니다. 이러한 신기술을 사용하여 시스템을 해킹 할 수는 없으며 더 큰 시스템에 스스로를 연결할 수 있습니다. 생물학은 레고 스와 비슷하지만 레고 스처럼 생소합니다. 변화를 기대하십시오.