Optogenetik, biyolojik sistemlerin ışıkla kontrol edilmesine dayanan bir araştırma ve tedavi yöntemidir. Bu teknik, genetik mühendislik ile hücrelerin ışıkla uyarılabilir hale getirilmesini sağlar. İnsan vücudunda bulunan ve belirli işlevlere sahip olan hücrelere ışık uygulandığında aktive olarak belirli bir tepki göstermesini sağlar.
Optogenetik, nörolojik hastalıkların tedavisi için umut vadeden bir yöntemdir. Özellikle Parkinson hastalığı, Alzheimer hastalığı ve depresyon gibi nörolojik hastalıkların tedavisinde kullanılan bir teknolojidir. Ayrıca optogenetik, beyin üzerinde yapılan araştırmalarda da kullanılmaktadır.
Doktor Fizik olarak, optogenetik teknolojisini kullanarak hastaların nörolojik hastalıklarının tedavisi üzerinde çalışmalar yapmaktayım. Bu yöntem ile hastalara kesintisiz bir tedavi sağlanarak, yaşam kalitelerini artırmayı hedeflemekteyim.
Optogenetik, canlı hücre ve organizmalarda moleküler olayları kontrol etmek için ışığı kullanan bir yöntemdir. Hücre davranışını etkilemek için genetik olarak kodlanmış proteinlerin ışığa tepkisi kullanılır. Membran gerilimi gibi özellikler ışık yardımıyla değiştirilebilir. Optogenetik, özellikle nöronları kontrol etmek için kullanılır. Genetik olarak modifiye edilmiş hücrelere ışığa duyarlı iyon kanalları eklenerek tek tek nöronların kontrol edilmesi mümkün olur. Optogenetik yöntemleri ayrıca nöronların optik izlenmesi ve nöron dışı hücrelerin biyokimyasını düzenlemek için de kullanılabilir. Ancak terim genellikle genetik olarak işaretlenmiş nöronların optik kontrolünü ifade eder. Optogenetik, 2010 yılında Nature Methods dergisi tarafından yılın tekniği seçildi.
Optogenetiğin kökeni, 1999 yılında Francis Crick tarafından nöron aktivitesinin ışıkla kontrol edilmesi fikriyle atıldı. İlk kontrol edilebilir ışığa duyarlı nöronlar, Boris Zemelman ve Gero Miesenböck tarafından 2002 yılında bildirildi. Daha sonra araştırmacılar organik foto-anahtarlar geliştirdi. Peter Hegemann ve Georg Nagel, yeşil alglerde bulunan ışığa duyarlı genleri kurbağa yumurtalarına aktarıp, ilk uygulanabilir optogenetik aracını buldular. 2005 yılında Susana Lima ve Miesenböck, genetik olarak hedeflenmiş P2X2 fotostimülasyonuyla hayvan davranışını kontrol etti. Aynı yıl yapılan çalışmalarda, kanalrodopsin-2 kullanılarak kültüre edilmiş hippokampal nöronlar ve gelişmekte olan tavuk embriyolarındaki omurilik devreleri kontrol edilebildi. Optogenetik, bilişsel performansı arttırmak için de kullanılabilir. Maymunlar üzerinde yapılan bir deneyde, frontal loblarında belirli bir alanı aktive ederek nesne takip becerilerini geliştirmek mümkün oldu.
Optogenetik, milisaniye ölçeğinde nöronlara müdahale etme imkanı sağladığı için avantajlıdır. Geleneksel genetik manipülasyonlar saatler veya günler sürebilirken, optogenetik hızlı biyolojik işlemler için gereken kesinliği sağlar. Bu sayede belirlenmiş nöronlarda spesifik aksiyon potansiyellerinin neden-sonuç ilişkisi incelenebilir. Optogenetik için hızlı ışıkla aktive olan kanallar, pompalar ve enzimler temel araçlardır. Işığı canlı hayvanların beyin hücrelerine ulaştırmak için fiberoptikle eşlenmiş diod teknolojisi kullanılır. Yüzeysel bölgelere ulaşmak için kafatasına optik fiber veya LED’ler yerleştirilirken, daha derin beyin alanları için implante optik fiber kullanılır.
Optogenetik, belirli hücre tiplerinin belirli fonksiyonlara nasıl katkıda bulunduğunu araştırmak için kullanılır. Parkinson hastalığı, otizm, şizofreni, ilaç bağımlılığı, anksiyete, depresyon gibi hastalıkların mekanizmasının anlaşılmasına yardımcı olabilir. Optogenetik, epilepsi nöbetinin ışıkla anında durdurulabileceği veya Parkinson hastalığında uykudaki hücrelerin uyarılarak hareketlerde düzelme sağlanabileceği gibi tedavilerin gelecekte mümkün olabileceği umudunu taşır. Şu anda güvenli kullanımı insanlarda henüz kanıtlanmamış olmasına rağmen, ileride güçlü bir tedavi yöntemi haline gelebilir.