Wednesday, September 16, 2015

Ultrasonografi Sonogenetik Versi Suara Optogenetik

Penelitian ~ Sonogenetik mengendalikan sel-sel otak dengan gelombang suara. Rekayasa genetika cacing Caenorhabditis elegans dikendalikan menggunakan pulsa ultrasonografi.

Semburan gelombang suara menjadi tongkat sihir ajaib yang mengaktifkan neuron otak, jantung dan sel-sel otot rekayasa genetika sistem saraf dari luar tubuh tanpa operasi.

Para ilmuwan meletakkan cacing menjadi prosedur baru disebut sonogenetics di mana USG dapat digunakan untuk mengaktifkan berbagai organ vital organisme dari luar tubuh.

Nematoda kecil C. elegans mengubah arah perjalanan saat mereka dipukul dengan pulsa sonik yang diatur bernada terlalu rendah dan/atau tinggi bagi manusia untuk mendengarnya.

Pulsa mengalihkan sel-sel neuron motor yang terlebih dahulu dimodifikasi secara genetik untuk dikirim melalui saluran membran yang merespon gelombang ultrasonik.

Suatu hari nanti prosedur menggantikan stimulasi otak yang invasif sehingga pulsa bisa diaktifkan listrik ke otak manusia tanpa pembedahan untuk mengobati gejala misalnya Parkinson.

"Terapi gen dan virus dimungkinkan membuat neuron manusia target sementara ultrasound dalam perosedur terapi saraf tertentu," kata Sreekanth Chalasani, biolog Salk Institute for Biological Studies di La Jolla, California.

USG telah lama digunakan dalam aplikasi medis. Gelombang intensitas rendah membantu dokter memantau janin atau jantung. Intensitas tinggi digunakan untuk menghancurkan jaringan tertentu.

Cacing nematoda biasanya tidak bereaksi terhadap USG, tapi Chalasani melakukannya ketika organisme dikelilingi cairan yang mengandung gelembung mikroskopis untuk memperkuat sinyal kemudian mencubit cacing.

USG tidak dapat melakukan perjalanan dengan baik melalui udara, para peneliti merendam cacing pada cawan petri. Ledakan pendek USG diperkuat gelombang tekanan rendah yang beresonansi dengan getaran.

Teknik mengandalkan kanal protein yang dapat ditambahkan ke sel-sel otak tertentu melalui rekayasa genetik. Saluran terbuka ketika terkena pulsa ultrasonik sehingga ion membanjiri neuron.

Gelombang ultrasound memukul struktur ion TRP-4 yang ditemukan di membran sel cacing. Suara membuat saluran ion terbuka dan mengaktifkan sel-sel yang melekat.

Ketika USG memapar makhluk termodifikasi, gelombang suara yang diperkuat microbubbles ditransmisikan ke cacing di mana mengalihkan motor neuron yang dimodifikasi tersebut.

Prosedur memiliki beberapa kesamaan dengan optogenetik yaitu terobosan prosedur yang memungkinkan para ilmuwan mengendalikan neuron menggunakan pulsa cahaya.

Tapi sonogenetik memiliki keunggulan yaitu tidak menggunakan serat optik ke lokasi otak. Frekuensi gelombang ultrasound menembus jaringan tanpa hambatan sehingga dikirim ke otak dari atas tengkorak.

"Kami percaya bahwa terapi gen dan virus dimungkinkan untuk membuat neuron manusia target sementara terhadap sinyal ultrasound dalam perosedur klinis terapi saraf tertentu," kata Chalasani.




Sonogenetics is a non-invasive approach to activating neurons in Caenorhabditis elegans

Stuart Ibsen, Ada Tong, Carolyn Schutt, Sadik Esener & Sreekanth H. Chalasani

Nature Communications, 15 September 2015, DOI:10.1038/ncomms9264
Tinuku
Bagikan :

No comments:

Post a Comment