Ο καθηγητής Εμβιομηχανικής, Ψυχιατρικής και Συμπεριοφρικών Επιστημών Καρλ Ντέισροθ του Πανεπιστημίου Στάνφορντ μιλάει για τον τρόπο που «ανοίγει» και «κλείνει» μεμονωμένα κύτταρα του εγκεφάλου με τη χρήση μιας τεχνικής φωτός που ανέπτυξε ο ίδιος, της «οπτογενετικής». Είναι η ίδια τεχνική που του έχει ανοίξει το δρόμο για την υποψηφιότητα για το βραβείο Νομπέλ που, όπως όλα δείχνουν, είναι ζήτημα χρόνου να του απονεμηθεί.
«Όταν πέρασα για πρώτη φορά στο χώρο του εργαστηρίου μου το 2004, στο υπόγειο του Πανεπιστήμιου του Στάνφορντ, είδα ότι το όνομα του προηγούμενου κατόχου ήταν ακόμη στην πόρτα: Στήβεν Χιου, Φυσικός, κάτοχος βραβείου Νομπέλ. Λέτε να είναι σύμπτωση;», αναρωτιέται ο 42χρονος ερευνητής χαμογελώντας.
Όλα ξεκίνησαν το 1998, όταν ο καθηγητής, ξεφυλλίζοντας τις σημειώσεις του στην ψυχιατρική μονάδα του Νοσοκομείου Palo Alto VA στο Σαν Φρανσίσκο είδε έναν ασθενή να εισβάλει στο γραφείο του φωνάζοντας. Η ομιλία του ασθενούς ήταν μπερδεμένη και παραληρηματική, ένα κλασικό σύμπτωμα της σχιζοσυναισθηματικής διαταραχής, αλλά εκείνος δεν ταράχτηκε. Αντίθετα, αυτό το περιστατικό στάθηκε η απαρχή της έρευνάς του. «Ένιωσα τον πόνο και τη δυστυχία», λέει ο ίδιος. Και συνεχίζει: «Σκέφτηκα πως είχα μπροστά μου έναν άνθρωπο με έναν άρτιο φαινομενικά εγκέφαλο, ο οποίος στο εσωτερικό του έκρυβε ένα μυστήριο που έκανε την πραγματικότητα αυτού του ατόμου τόσο διαφορετική από τη δική μου». Ο ερευνητής είχε μόλις τελειώσει το διδακτορικό του στις Νευροεπιστήμες και ετοιμαζόταν να πάρει ειδικότητα στη Νευροχειρουργική, αλλά αυτό το περιστατικό τού άλλαξε τελείως τον επιστημονικό του προσανατολισμό. Ο ίδιος, μετά από αυτό, είχε ήδη ξεπεράσει την επιθυμία του να βοηθήσει τους ψυχικά ασθενείς και είχε στραφεί στο να κατανοήσει τους μηχανισμούς που προκαλούν ψυχικές διαταραχές. Στόχος του ήταν να μελετήσει το σύνολο του εγκεφάλου, αλλά εκείνη την εποχή δεν υπήρχαν κατάλληλες τεχνικές για να το κάνει, αφού τα «εργαλεία» του, όπως η μαγνητική τομογραφία, ήταν ανεπαρκή για την αποτελεσματική διερεύνηση του πολύπλοκου αυτού οργάνου. Μετά από πολύχρονη έρευνα ο καθηγητής Ντέισροθ κατάφερε να αναπτύξει δύο τεχνικές που άλλαξαν ριζικά τους όρους του επιστημονικού «παιχνιδιού». Mάλιστα άνοιξε δικό του εργαστήριο στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ για να επικεντρωθεί σε αυτό το δύσκολο έργο. Η πρώτη από τις δύο τεχνικές, που αποτελεί και «επανάσταση» στην έρευνα του εγκεφάλου, η «οπτογενετική» (Optogenetics), είναι ένας συνδυασμός της οπτικής με τη γενετική μηχανική.
«Πρόκειται για μια τεχνική μελέτης των νευρωνικών κυκλωμάτων που βασίζεται σε φωτοευαίσθητες πρωτεΐνες, τις οποίες απομονώνουμε από διάφορους μικροοργανισμούς. Η έρευνα που έχει διενεργηθεί σε πειραματόζωα, κυρίως σε ποντίκια αλλά πλέον και σε πιθήκους, βασίστηκε σε πρωτεΐνες μικροοργανισμών, οι οποίες, όταν εισέρχονται στους νευρώνες, τους καθιστούν φωτοευαίσθητους. Έτσι, επιτρέπεται η παρατήρηση και η διαχείριση της δραστηριότητας των κυττάρων με τη χρήση παλμών λέιζερ. Οι πρωτεΐνες αυτές απομονώθηκαν για πρώτη φορά το 2002 από έναν αυτότροφο οργανισμό, ένα φύκος, και αποδείχθηκαν ιδιαίτερα σημαντικές και χρήσιμες, γιατί μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο της δραστηριότητας του κυττάρου με τόση ακρίβεια όσο το γύρισμα ενός διακόπτη. Με άλλα λόγια, μπορούμε να ‘‘σβήνουμε το φως’’ σε σημεία του εγκεφάλου που παρουσιάζουν δυσλειτουργίες, όπως σε περιπτώσεις βαριάς επιληψίας. Σε επόμενο στάδιο πετύχαμε τη νέκρωση συγκεκριμένων κυκλωμάτων του εγκεφάλου για ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου, ιδίως σε περιπτώσεις εγκεφαλικών ασθενειών και νευρολογικών παθήσεων, όπως η βαριά επιληψία. Πιστεύουμε ότι με αυτή την τεχνική θα αναπτύξουμε νέες θεραπείες που θα είναι περισσότερο ασφαλείς σε σχέση με τα κλασικά φάρμακα που τις περισσότερες φορές δεν έχουν αποτελέσματα. Εδώ θέλω να προσθέσω ότι η "μεγάλη ιδέα" στη μέθοδο της “οπτογενετικής” που προκάλεσε τον ενθουσιασμό στον επιστημονικό κόσμο είναι το γεγονός ότι τη βάση για την ανάπτυξή της μας την έδωσε η ίδια η φύση με τα φύκια, και αυτό είναι πολύ σημαντικό», επισημαίνει ο καθηγητής. Η ομάδα του Καρλ Ντέισροθ αυτή τη στιγμή έχει φτάσει σε σημείο να μπορεί, μέσω της οπτογενετικής, να προκαλεί συμπτώματα κρίσεων επιληψίας, νόσου του Πάρκινσον, κατάθλιψης, ακόμη και εξάρτησης από την κοκαΐνη, και στη συνέχεια να ανακουφίζει τους οργανισμούς (πειραματόζωα) από αυτά. Επιδίωξη του ίδιου και της ομάδας του είναι να δει μέσα στην επόμενη δεκαετία τη θεραπευτική εφαρμογή της οπτογενετικής σε ανθρώπους και τη δυνατότητά της να καταργεί τον πόνο. Ο ίδιος ταυτόχρονα έχει αναπτύξει και μια άλλη νέα τεχνική, η οποία χρησιμοποιεί μια χημική επεξεργασία για να καταστήσει ολόκληρο τον εγκέφαλο διαφανή, επιτρέποντας έτσι στους ερευνητές να εξετάζουν τη δομή του λεπτομερώς σε τρεις διαστάσεις. Η τεχνική που ονομάζεται "Clarity" (διαφάνεια) επιτρέπει στους επιστήμονες να μελετούν την «καλωδίωση» και τα «κυκλώματα» του εγκεφάλου σε 3-D, με στόχο την ανάπτυξη στοχευμένων θεραπειών, αλλά και τη διερεύνηση της δημιουργίας προτύπων συμπεριφοράς από τα περίπλοκα κυκλώματα μέσα σε αυτόν. Η νέα τεχνική έχει ήδη αρχίσει να ρίχνει φως σε σημαντικές εγκεφαλικές διαταραχές. Για παράδειγμα, η ομάδα του καθηγητή έχει διαπιστώσει μέσω αυτής ότι οι νευρώνες στον ιστό του εγκεφάλου ενός ασθενούς με αυτισμό είναι καμπυλωμένοι προς τα μέσα, αντί να διακλαδίζονται προς έξω, όπως συμβαίνει στους νευρώνες ενός τυπικού ανθρώπινου εγκεφάλου. Ο σημαντικός αυτός επιστήμονας στρέφει τώρα την έρευνά του κυρίως προς την πλήρη κατανόηση των κυκλωμάτων του εγκεφάλου σε ό,τι αφορά τη συμπεριφορά, τη σκέψη και το συναίσθημα. «Μας ενδιαφέρει να μάθουμε τον πλήρη μηχανισμό της συμπεριφοράς, του συναισθήματος, της κίνησης, της αντίδρασης σε κάποιο ερέθισμα, της δραστηριοποίησης τμημάτων για κάποιο λόγο. Δεν είμαστε ακόμη έτοιμοι να απαντήσουμε στο ερώτημα αν θα καταφέρουμε να βρούμε τη θεραπεία για τις ψυχικές ασθένειες. Ας περιοριστούμε στο γεγονός ότι μπορούμε να κατανοούμε με ακρίβεια κάποια πράγματα που μέχρι πρότινος μας ήταν άγνωστα και ας είμαστε αισιόδοξοι», καταλήγει ο ίδιος.
[Ημερησία]