Neues Forschungsfeld Optogenetik: Zusammenspiel von Licht und Zellen

Ein noch recht neues Feld in der medizinischen Forschung ist die sogenannte Optogenetik: Dabei werden zelluläre Prozesse im Körper mit Hilfe von Licht an- und ausgeschaltet. Forscher der Charité in Berlin haben sich nun näher mit den Mechanismen beschäftigt, die der Optogenetik zugrunde liegen.

Mechanismen der Optogenetik

Eine wichtige Rolle spielen zum Bespiel lichtempfindliche Proteine aus Bakterien und Algen, die sogenannten Kanalrhodopsine. Unter dem Einfluss von Licht verändern sie die Durchlässigkeit der Membran für Ionen.

Mit Hilfe der modernen Gentechnik können die Kanalrhodopsine in Neuronen eingebracht werden, so dass diese gezielt mit Licht gesteuert werden können. Besondere Aufmerksamkeit schenkten die Forscher dabei dem Protein Phytochrom, einem Photorezeptor, der u.a. vorkommt in

• Pflanzen,
• Pilzen und
• Bakterien.

Rezeptor als Lichtschalter

Die Wissenschaftler konnten den molekularen Mechanismus entschlüsseln, der das photosensorische Signal (das Licht) in ein Signalabgabemodul umwandelt. So kann der Rezeptor quasi als Lichtschalter gebraucht werden, der sich zwischen einem inaktiven und einem signalgebenden Zustand umschalten lässt. So können in Zukunft zelluläre Prozesse gezielt beeinflusst werden.