Optogenetika a kutatásban
A tudományos kutatások módszereinek megismertetése a szélesebb közönséggel több célt szolgál. Egyrészt érdekesség, másrészt fontos, hogy lássa mindenki, merre halad, hogyan fejlődik a tudomány. Miért kerül annyi energiába, időbe, pénzbe egy-egy tudományos munka, és mit várhatunk a tudományos eredményektől? Élethosszabbító gének, védőoltásokba bújtatott mikrocsipek, a marslakók felfedezése lenne a következő tudományos-technikai újdonság?
Legutóbb az agykutatás egyik fontos területéből, a mikroszkópiából szemezgettem módszereket. Mikroszkópjainkkal már bőven a sejtek mérete alá, a receptorok, molekulák tartományába is betekintést nyerhetünk. A legtöbb mikroszkópos technika ugyan elképesztő részletgazdagságú apró világot tár fel, azoknak mégis csupán egy pillanatnyi állapotát engedi tanulmányozni. A mikroszkopizáláshoz azonban elő kell készíteni a mintákat, gyakran olyan módon, ami a minták életével már nem összeegyeztethető.
A tudományos ismeretszerzés megfigyelésen és kísérletezésen alapszik. Kísérletezés során megismételhető, reprodukálható módon végzünk el valamilyen beavatkozást. A megismételhetőség azért követelmény, hogy statisztikai tesztekkel eldönthessük, hogy csak véletlen egybeesésről van szó, vagy valamilyen tényleges kapcsolat áll fenn a jelenségek között. Az ok-okozati kapcsolat kiderítése egy következő lépcsőfok. Minden kutatás lényege, hogy két bizonyos jelenség között oksági kapcsolatot bizonyítson vagy cáfoljon. Ez ritkán van így, és ennek az az oka, hogy elég körülményes oksági kapcsolatot bizonyítani. De nem lehetetlen. Erre szolgál az ún. funkcióvesztéses beavatkozás.
A másik tisztázandó kérdés, hogy vajon a sejt aktivitása indítja-e be a viselkedést, vagy fordítva, esetleg közvetlen kapcsolat nincs is közöttük, de például egy másik sejttípus aktiválja a mi vizsgált sejtjeinket, és vezérli a viselkedést is. Ilyenkor keresünk ok-okozati kapcsolatokat. Amennyiben a vizsgált sejt szükséges a megfelelő viselkedéshez, nélküle nem jöhet létre az a bizonyos viselkedésforma, például a szorongás, a dühkitörés, a depresszió stb. De hogyan érjük el, hogy az agyban ne legyen ott az a bizonyos sejt? Ez korántsem egyszerű, itt kezdődnek a kutatók gondjai…
Vannak olyan módszereink, amelyekkel kísérleti állatoknál elérhető, hogy ne fejlődjenek ki bizonyos sejtek. Ezzel a megközelítéssel az a baj, hogy sosem tudhatjuk, az agy hogyan reagál erre, hogyan próbálja a hiányt kompenzálni. Gyógyszerekkel esetleg gátolhatjuk a vizsgált sejteket, viszont ezzel meg az a probléma, hogy nagy eséllyel nem kizárólagosan a vizsgált sejteket befolyásoljuk, ráadásul elég lassan, legalábbis ahhoz a sebességhez képest, ahogyan az agyunk dolgozik. Elvághatjuk a vizsgált idegsejt nyúlványait. Összehasonlítva az elvágás előtti és utáni aktivitás-összefüggéseket, már nagyobb bizonyossággal állíthatunk oksági kapcsolatot. Itt viszont az a probléma, hogy nehéz statisztikailag meggyőző számú ismétlést elérni. Hiszen ha átvágtuk az idegrostokat, egyhamar nem fognak összenőni (ha egyáltalán valaha megtennék). Egy kísérleti állatban mindössze egyszer végezhetjük el a beavatkozást.
Kereshetünk olyan betegeket, akiknél hiányzik a vizsgált viselkedés. Kideríthetjük, hogy hol mindenhol van eltérés a szervezetükben a normálishoz képest. Szerencsés esetben találhatunk olyan beteget, akinél a kutatási téma „célkeresztjében” lévő sejtek hiányoznak, de ennek kicsi az esélye, másrészt meg nem ismerjük még annyira az agyat, hogy ilyen állításokat megfogalmazhatnánk. Szükség van tehát egy kapcsológombra. Ezzel a kapcsológombbal a kívánt időpontban kikapcsolhatnánk a vizsgált sejteket, majd szükség esetén visszakapcsolhatnánk. Számtalanszor megismételhetnénk az egészet. Ez lenne az igazi funkcióvesztéses beavatkozás.
A jó hír, hogy pár éve léteznek ilyen kapcsológombok. Az optogenetika hozta el a módszertani áttörést. Közel két éve olvashatták tőlem, hogy az optogenetika egy lehetséges idegsebészeti módszer. Külső eredetű, mesterséges fényérzékeny fehérjéket visznek be a sejtekbe, amelyek irányíthatók.
