Für Mäuse und vielleicht auch für Männer ist der Schmerz im Nu weg

Einige der Mäuse quietschten vor Schmerzen, als die Forscher ein blaues Licht auf ihre Pfoten richteten. Andere Mäuse fühlten überhaupt nichts, wenn sie vor Hitze gezapft wurden.



Schmerzrelais : Eine mikroskopische Aufnahme zeigt die Nervenenden in der Pfote einer Maus. Das untere Bild ist eine Nahaufnahme des oben markierten Bereichs.

In der jüngsten Demonstration der Optogenetik, einer vielseitigen, aber komplexen Technologie zur Kontrolle von Nervenzellen, hat ein Forscherteam der Stanford University skizziert, wie Patienten mit chronischen Schmerzen eines Tages Linderung finden könnten: einfach durch Drücken einer hellen Taschenlampe auf ihre Haut.





Patienten könnten ihre eigene Fähigkeit erhalten, bei Bedarf eine Schmerzblockade zu erzeugen, sagt Michael Kaplitt, ein Neurochirurg und Chief Scientific Officer von Circuit Therapeutics, einem dreijährigen Biotechnologie-Startup in Palo Alto, Kalifornien, das derzeit an einer Schmerzbehandlung arbeitet einige der Stanford-Wissenschaftler.

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Optogenetik ist eine bahnbrechende Technologie, die Wissenschaftlern eine präzise Kontrolle darüber gibt, was Tiere fühlen, wie sie sich verhalten und sogar was sie denken. Es beruht darauf, die DNA von Neuronen so zu modifizieren, dass sie als Reaktion auf Licht Signale senden – oder am Feuern gehindert werden (siehe Gehirnkontrolle). Die Technik wurde vor neun Jahren erfunden, teilweise im Labor von Karl Deisseroth, einem der Mitbegründer von Circuit und Autor der neuen Schmerzstudie.

Bisher bestand die auffälligste Anwendung der Optogenetik darin, Effekte direkt im Gehirn von Tieren zu erzeugen, indem Licht mit einem implantierten Glasfaserkabel eingespeist wird. In einer früheren Studie ließ Deisseroths Gruppe Mäuse Angst empfinden oder furchtlos werden (Ein Ein-Aus-Schalter für Angst).



Circuit beschäftigt heute 47 Mitarbeiter und arbeitet an der Entwicklung von Lichtquellen und perfekten genetischen Werkzeugen, um die Vorteile der Optogenetik zu nutzen. Kaplitt sagt, dass das Unternehmen neben seiner Schmerzforschung hofft, herauszufinden, wie schwere psychiatrische Erkrankungen mit Implantaten behandelt werden können, die Licht ins Gehirn transportieren.

Aber die Kontrolle von Nerven außerhalb des Gehirns könnte sich als einfacher erweisen. Die empfindlichen Nervenenden oder Nozizeptoren, die bei Hitze oder Druck Warnungen abgeben, liegen nur zwei Haarbreiten unter der menschlichen Haut und könnten durch ein helles Handlicht gesteuert werden. Wir haben Ingenieure, die sich überlegen, wie so ein Gerät aussehen würde, sagt Kaplitt. Schmerz ist eine Wahrnehmung. Die Idee ist also, die Wahrnehmung davon zu stoppen.

In der neuesten Arbeit der Stanford-Gruppe, veröffentlicht in der Zeitschrift Natur Biotechnologie , nutzten sie zunächst die Gentherapie, um lichtempfindliche Moleküle in die Nervenenden in der Haut von Mäusen einzubauen. Jedes Tier wurde dann in eine kleine Plexiglaskammer mit einem durchsichtigen Boden gelegt.

Wenn die Forscher blaues Licht durch den Boden strahlten, zuckten die Mäuse zusammen, schrien oder leckten die Pfoten lang, alles Anzeichen von Schmerzen. Das Team könnte auch Sensation blockieren. In diesen Tests wurden Mäuse, die in gelbes Licht getaucht wurden, um Nervenimpulse zu blockieren, nicht sehr durch ein Band gestört, das ihr Bein kniff. Als die Forscher heiße Infrarotstrahlen auf ihre Pfoten richteten, reagierten sie nur langsam.



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Die Arbeit baut auf früheren Experimenten in Stanford und von Forschern der McGill University auf. Der Grund, warum dieses Papier so spannend ist, ist, dass es zwei Perspektiven aufwirft. Einer ist, dass Sie Nerven, die Schmerzen verursachen, im Wesentlichen nach Belieben ein- und ausschalten können. Zum anderen haben sie das Tier von außen beleuchtet und trotzdem die Wirkung erzielt, sagt Kaplitt.

Schmerzen sind der Hauptgrund, warum Menschen einen Arzt aufsuchen, da sie in den USA jährlich 635 Milliarden US-Dollar an Gesundheitsausgaben ausgeben - Süchte schlagen.

Es gibt viele Hindernisse für eine optogenetische Behandlung. Es könnte sich als schwierig erweisen, mit Licht die richtigen Nervenzellen zu erreichen. Und es beruht auf Genmodifikation, selbst eine experimentelle Technologie. Ein Jahrzehnt oder mehr Experimente und Studien liegen vor uns, bevor eine Behandlung verfügbar ist.

Circuit hat Gelder von Investoren wie Stanford sowie den ehemaligen Google-Führungskräften David Jeske und Scott Hassan aufgebracht. Aber es ist nicht das einzige Unternehmen, das ein Schmerzprodukt entwickelt. Der MIT-Forscher Ed Boyden, der die Optogenetik in Stanford miterfunden hat, hat eine konkurrierende Firma gegründet, Eos Neuroscience. Dieses Unternehmen arbeitet auch an Möglichkeiten, Optogenetik zur Schmerzbehandlung einzusetzen, sagt CEO Ben Matteo.

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