Ученые разработали световой переключатель для подавления активности нейронов и клеток сердца

Исследователи Рурского университета в Бохуме совместно с коллегами из других европейских научных центров создали оптогенетический инструмент для управления активностью нервных и сердечных клеток. В лабораторных экспериментах световая стимуляция позволила подавлять возбудимость нейронов и снижать частоту спонтанных сокращений кардиомиоцитов человека.

Разработка объединяет светочувствительный рецептор Opn4L — вариант меланопсина — и модифицированную субъединицу калиевого канала GIRK1. Рецептор запускает внутриклеточную передачу сигнала через G-белки, которая приводит к открытию GIRK-канала и снижению возбудимости клетки. Таким образом, GIRK1 является компонентом ионного канала, а не «строительным блоком» семиспиральных рецепторов.

Для доставки генетических конструкций исследователи использовали систему на основе аденовируса. Инструменты протестировали на клеточных линиях, нейронах Пуркинье мозжечка и кардиомиоцитах. Световая активация рецепторов вызывала выраженные токи через GIRK-каналы и подавляла активность возбудимых клеток.

В экспериментах с конструкцией Opn4L/GIRK1 синий свет активировал сигнальную систему, делая нейроны менее возбудимыми. Аналогичный эффект наблюдался в культуре сердечных клеток человека: частота их спонтанных сокращений снижалась.

Авторы рассматривают разработку прежде всего как инструмент для более точного изучения сигнальных механизмов в нейронах, клетках сердечной мышцы и водителях ритма. В перспективе такие подходы могут помочь в поиске способов коррекции нарушений клеточной возбудимости, связанных с дисфункцией GIRK-каналов.