”Optogenetik har förändrat vårt sätt att studera hjärnan”

– Optogenetiken har förändrat vårt sätt att studera hjärnan. Vi kan göra specifika nervceller ljuskänsliga och sedan slå på eller av dem. På så sätt kan vi undersöka vad just de cellerna gör och börja förstå orsakssamband i hjärnan, säger Linda Engström Ruud, docent i fysiologi vid Sahlgrenska akademin, Göteborgs universitet.

Årets Nobelpris går till Karl Deisseroth, Peter Hegemann och Georg Nagel för upptäckter som ledde fram till optogenetiken. Tekniken bygger på ljuskänsliga proteiner och gör det möjligt att med stor precision påverka aktiviteten hos utvalda nervceller med hjälp av ljus.

Ett forskningsverktyg

I den typ av optogenetiska försök som Linda Engström Ruuds grupp gör behöver forskarna föra in en tunn optisk fiber i hjärnan för att ljuset ska nå nervcellerna. Tekniken är därför invasiv och används framför allt som ett forskningsverktyg i djurmodeller.

För neurovetenskapen har optogenetiken inneburit helt nya möjligheter. Forskaren kan exempelvis aktivera en viss grupp nervceller eller deras specifika projektioner och studera om ett beteende förändras. På så sätt går det att undersöka orsakssamband och komma närmare svaret på vad olika nervceller faktiskt gör.

– Det är en otroligt spännande metod och har varit jätteviktig för hur vi kan studera hjärnans funktion, säger Linda Engström Ruud.

Läkemedelseffekter

I hennes forskargrupp används optogenetik bland annat för att förstå hur GLP-1-receptoragonister, där semaglutid ingår, påverkar hjärnan. Läkemedlen används vid typ 2-diabetes och fetma och kan ge betydande viktnedgång genom att bland annat minska aptiten. Men forskarna vet fortfarande inte fullt ut vilka nervceller och nervkretsar i hjärnan som ligger bakom läkemedlens olika effekter.

I försök på möss kan forskarna identifiera nervceller som reagerar på semaglutid och sedan använda optogenetik för att aktivera eller hämma specifika nervceller och deras förbindelser med andra delar av hjärnan. Därefter kan de studera exempelvis hur mössens födointag och kroppsvikt påverkas.

– Vi kan följa var nervcellerna skickar sina utskott och sedan manipulera aktiviteten i de här nervbanorna. Då kan vi undersöka vad som händer med exempelvis födointag och kroppsvikt. Det ger oss möjlighet att förstå vad olika delar av hjärnans nätverk faktiskt gör, säger Linda Engström Ruud.

Revolutionerande teknik

I en studie som publicerades i tidskriften Cell Metabolism förra året identifierade forskargruppen en grupp nervceller i hjärnstammen som är nödvändiga för att semaglutid ska leda till viktnedgång.

Nu går forskarna vidare och använder optogenetik för att förstå hur dessa nervceller åstadkommer effekten. Genom att med ljus stimulera olika nervbanor från cellerna kan de studera hur mössens födointag, ämnesomsättning och kroppsvikt påverkas.

– Det är en så viktig och revolutionerande teknik. Den har gett oss möjligheter att ställa frågor om hjärnans funktion som tidigare varit väldigt svåra att besvara, säger Linda Engström Ruud.