{"id":18791,"date":"2022-12-05T14:29:57","date_gmt":"2022-12-05T12:29:57","guid":{"rendered":"https:\/\/neuronup.com\/?p=18791"},"modified":"2026-10-23T00:25:43","modified_gmt":"2026-10-22T22:25:43","slug":"was-ist-optogenetik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/neuronup.com\/de\/neurowissenschaften\/was-ist-optogenetik\/","title":{"rendered":"Was ist Optogenetik?"},"content":{"rendered":"\n

Dr. Pablo Barrecheguren erkl\u00e4rt, was Optogenetik ist, welche pr\u00e4klinischen Ergebnisse sie liefert und welche technischen sowie moralischen Herausforderungen diese Technik mit sich bringt.<\/p>\n\n\n\n

Von allen in den letzten Jahren in den Neurowissenschaften entwickelten Techniken hat sich die Optogenetik mit Sicherheit am schnellsten als Arbeitstool in den Laboren etabliert.<\/p>\n\n\n\n

Ihr Gebrauch ist so weit verbreitet, dass bereits eindrucksvolle pr\u00e4klinische Ergebnisse vorliegen. So wird beispielsweise aktuell ihr Einsatz als Therapie bei neurologisch bedingten Sehst\u00f6rungen<\/strong> untersucht und, bei den Sinnen bleibend, konnten bereits bei Nagetieren Systeme entwickelt werden, die mithilfe dieser Technologie einen Teil des H\u00f6rverm\u00f6gens wiederherstellen<\/strong>, als m\u00f6gliche Alternative zu den heutigen Cochlea-Implantaten. Auch wenn die Studien pr\u00e4klinisch und zur\u00fcckhaltend sind, sind dies hervorragende Ergebnisse, bedenkt man die relative Jugend dieser Methode. Aber \u2026 was genau ist Optogenetik?<\/p>\n\n\n\n

Was ist Optogenetik genau?<\/h2>\n\n\n\n

Die Optogenetik basiert auf dem Einsatz lichtempfindlicher Ionenkan\u00e4le und -pumpen (Opsine) zur Aktivierung oder Hemmung von Neuronen, wodurch die neuronale Aktivit\u00e4t in vivo manipuliert werden kann. Dabei ist zu beachten, dass die Opsine mittels Gentechnik in die Zellen eingebracht werden, wobei zwei Varianten unterschieden werden k\u00f6nnen:<\/p>\n\n\n\n

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  1. Injektion viraler Vektoren in erwachsene Organismen<\/strong>. Dabei werden virale Partikel erzeugt, die die Opsine tragen. Diese Viren werden direkt in den Hirnbereich injiziert, in dem Optogenetik angewendet werden soll. Die Viren infizieren die Neuronen, die daraufhin beginnen, Opsine zu produzieren;<\/li>\n
  2. direkte Erzeugung genetisch modifizierter Tiere<\/strong>, die Opsine in bestimmten Hirnregionen exprimieren, oder Injektion viraler Vektoren in utero im Gehirn von Modellorganismen.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Untersuchungen<\/h2>\n\n\n\n

    Je nach Forschungsfeld wird in einem Modellorganismus, meist M\u00e4usen, die eine oder andere Strategie angewendet. In jedem Fall ergibt sich ein Lebewesen mit Opsinen in seinen Neuronen<\/strong>. Wenn diese Neuronen mit Licht stimuliert werden, reagieren die Opsine darauf, indem sie je nach durchgef\u00fchrter Modifikation eine Aktivierung oder Hemmung der Neuronen erzeugen. Und da man sehr spezifisch ausw\u00e4hlen kann, welche Neuronen Opsine exprimieren und welche nicht, k\u00f6nnen wir die Aktivit\u00e4t ganz bestimmter neuronaler Bahnen nach Belieben steuern<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

    Das ist entscheidend, um die Funktion neuronaler Netzwerke zu identifizieren. Wenn wir beispielsweise vermuten, dass die Aktivierung bestimmter Neuronen den Appetit steigert, k\u00f6nnen wir eine Maus mit Opsinen in genau diesen Neuronen erzeugen, diese Zellen mit Licht stimulieren und beobachten, ob die Maus mehr Kalorien aufnimmt. Tats\u00e4chlich funktioniert das System wie ein Schalter<\/strong>, sodass wir die Neuronen ein- oder ausschalten k\u00f6nnen, wann immer wir wollen, und gleichzeitig in Echtzeit verfolgen k\u00f6nnen, wie sich das Verhalten des Tieres ver\u00e4ndert oder nicht.<\/p>\n\n\n\n

    Dies hat die Optogenetik zur m\u00e4chtigsten Methode f\u00fcr Verhaltensstudien<\/strong> gemacht. Ihr Potenzial zeigt sich jedoch auch in der Erforschung der Gehirnentwicklung, da wir durch gezielte Ver\u00e4nderungen der neuronalen Aktivit\u00e4t untersuchen k\u00f6nnen, ob und wie sich das Nervensystem dadurch entwickelt.<\/p>\n\n\n\n

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    Herausforderungen der Optogenetik<\/h2>\n\n\n\n

    Dennoch ist es wichtig zu bedenken, dass es sich weiterhin um Grundlagenforschung in der biomedizinischen Forschung handelt, die zahlreiche H\u00fcrden \u00fcberwinden muss, bevor sie in der Klinik eingesetzt werden kann. Hier sind zwei der gr\u00f6\u00dften Hindernisse:<\/p>\n\n\n\n

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    1. In der Regel wird die Stimulationslichtzufuhr<\/strong> durch die Implantation eines intrakraniellen Ger\u00e4ts realisiert. Obwohl dies chirurgisch m\u00f6glich ist, muss man dies bei einem m\u00f6glichen Einsatz am Menschen sehr ernst nehmen<\/strong>.<\/li>\n
    2. Damit die Technik funktioniert, ist es notwendig, den Organismus genetisch zu manipulieren<\/strong>. Zwar ist es bereits m\u00f6glich, transgene nicht-menschliche Primaten zu erzeugen, doch sind diese extrem selten und ihr Einsatz wesentlich komplexer als bei anderen Modellorganismen. Selbst wenn alle technischen Probleme gel\u00f6st sind, bleibt der ethische Konflikt<\/strong> bestehen, Menschen genetisch zu ver\u00e4ndern, um die Optogenetik biomedizinisch anwenden zu k\u00f6nnen.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

      Es ist offensichtlich, dass die technischen wie moralischen Herausforderungen der Optogenetik ihrem gro\u00dfen Potenzial in der Neurowissenschaft entsprechen. Daher ist es eine Methode, die in den kommenden Jahren besondere Aufmerksamkeit verdient.<\/p>\n\n\n\n

      Referenzen<\/strong><\/h2>\n\n\n\n