Генетический кардиостимулятор работает от света

Генетическая модификация сердечных клеток разрешает обойтись без привычных кардиостимуляторов с электродами, батарейками и проводами.

Не смотря на то, что электрокардиостимуляторы выручают множество судеб – согласно данным статистики более 3 млн людей в мире носят в себе такие устройства – их применение сопряжено с определёнными неудобствами. Электрокардиостимулятор, либо неестественный шофер ритма, оказывает помощь вернуть периодичность сердечных и нормальную частоту сокращений – в другом случае расстройства ритма смогут привести к достаточно тяжёлым последствиям для всего организма, впредь до смерти. Но чтобы шофер ритма получил, его электроды необходимо вживить в сердце, провода от них подключить к генератору импульсов, что вживляют под кожу.

Сердце человека. (Фото viaframe / Corbis.) Простой проводной кардиостимулятор на рентгеновском снимке. (Фото Charles O’Rear / Corbis.)‹ ›

Со временем кардиостимуляторы становились всё меньше, а электроды с проводками произошло вводить в сердце посредством катетера легко через вены. Но каким бы мелким ни был стимулятор и какими бы узкими ни были его провода, ему всё равняется необходимо поменять батарейки, а это указывает неизбежную операцию, пускай и маленькую. Помимо этого, проводки с электродами, тянущиеся к сердцу, смогут изнашиваться, и иногда их также необходимо поменять.

Иначе, из-за необходимости тащить провода мы не можем поставить стимулятор, куда вздумается, и не можем применять большое количество точек для стимуляции. Самому сердцу не всегда «нравится», что его стимулируют внешним устройством. Наконец, в случае если речь заходит о детях, то им не всегда по большому счету возможно поставить неестественный шофер ритма.

Уди Нусинович (Udi Nussinovitch) и Лиор Гепстейн (Lior Gepstein) из Израильского технологического университета Технион внесли предложение необычную модель кардиостимулятора, у которого нет ни проводов, ни электродов, ни батареек и что трудится в буквальном смысле на свету. По сути, никакого стимулятора в виде внешнего устройства тут по большому счету нет – исследователи ввели в клетки сердца оптогенетическую модификацию, что и разрешило руководить сердечными сокращениями.

Неспециализированный суть оптогенетических способов в том, что в клетку внедряется ген светочувствительного белка – таковой белок, встроившись в клеточную мембрану, в ответ на световой импульс открывает в мембране ионные каналы. А как мы знаем, как раз перераспределение ионов с обеих сторон мембраны и создаёт электрохимический импульс. Оптогенетика отыскала широчайшее применение в нейробиологии: внедрив в нейрон светочувствительный белок, мы можем произвольно, посредством световых сигналов, генерировать сигнал в цепочке нейронов.

Но так как и сердечный ритм зависит от электрохимических импульсов (отметим, что, не смотря на то, что в сердце и имеется волокна вегетативной нервной совокупности, кое-какие особые клетки миокарда смогут сами генерировать ритмические сигналы, формируя так именуемую проводящую совокупность сердца). И нет ничего, что мешает внедрить оптогенетический механизм в сердце.

Исследователи так и сделали: посредством особого «одомашненного» вируса они внедрили в желудочки сердца крыс водорослевый светочувствительный белок ChR2 (channelrhodopsin-2), реагирующий на светло синий свет. (Одноклеточным зелёным водорослям, наподобие хламидомонад, данный белок оказывает помощь искать более освещённые места.) В статье в Nature Biotechnology авторы пишут, что они имели возможность настраивать частоту сердечных сокращений животных посредством светло синий вспышек. Вирус разрешает доставить белок в самые различные участки сердечной мускулы, исходя из этого осуществлять контроль сердце возможно с большей эффективностью, поскольку на внешний сигнал тут отзываются сходу большое количество клеток из различных мест.

Дабы «включить» оптобелок, не требуется никаких электродов: светло синий свет снаружи, не смотря на то, что и достаточно не хорошо попадает через живые ткани, однако может дойти до сердца. Но – лишь в случае если речь заходит о крысе. У мало-мальски большого животного, не говоря уже о человеке, сердце лежит глубже, так что тут необходимо поразмыслить о том, световая волна какой длины сможет до него добраться и какой пригодится светочувствительный белок.

Тут имели возможность бы подойти инфракрасные области и красные спектра, и, в случае если дело дойдёт до опытов с приматами, как раз такие волны и будут применять.

Стоит подметить, но, что имеется и другие подходы к созданию беспроводного кардиостимулятора. Десять или одинадцать месяцев назад мы писали о разработке сотрудников Стэнфордского университета, каковые внесли предложение поддерживать работу ритмоводителя посредством генератора электромагнитных волн, расположенного легко на поверхности тела.

Вторая авторство идеи принадлежит исследователям из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне – они смогли вынудить кардиостимулятор трудиться от самой сердечной мускулы, за счёт энергии его сокращений. Но, само собой разумеется, оптогенетический подход выглядит самым радикальным – тут по большому счету не требуется вживлять в сердце никакого устройства.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• В римской виндоланде нашли редкую золотую монету
• Обеззубевшие динозавры

Вопросы доктору. Кардиостимулятор

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Синтетические «нервы» работают на свету

  Микроскопические капли воды, ограниченные липидной мембраной и уложенные друг на друга посредством трёхмерной печати, смогут передавать друг другу…

• Создан беспроводной кардиостимулятор

  Работу кардиостимулятора возможно поддерживать посредством генератора электромагнитных волн, расположенного легко на поверхности тела. Для людей с…

• Иммунитет работает по сезону

  Летом отечественные иммунные гены трудятся в противном случае, нежели зимний период. В то время, когда мы говорим о биологических часах, то в большинстве…

• Генетическая карта мозга

  Американские исследователи из института науки о мозге Алена (Allen Institute for Brain Science) в Сиэтле планируют создать трехмерную карту мозга…