Mozak sisara je zapanjujuće kompleksan. Zapravo, on predstavlja jedan veoma komplikovan sistem u kom desetine milijardi isprepletanih nervnih ćelija komunicira sa preko 100 triliona (10¹⁴) sinapsi pomoću jako preciznih i usklađenih šablona električnih signala i različitih biohemijskih glasnika. Upravo zbog navedene kompleksnosti naučnicima je jako teško da utvrde kako i šta mozak zaista radi, tj. kako specifični šabloni aktivnosti određenih povezanih neurona na posletku daju misli, osećanja i memoriju.

Optogenetika se bazira na osobinama jonskog kanala - kanalnog rodopsina, koji neselektivno ubacuje katjone (H⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺) unutar ćelije kada ga pogodi plava svetlost (480nm), tako menjajući membranski potencijal date ćelije. Ubacivanjem gena za kanalni rodopsin (ChR2) pomoću virusa i njegovim eksprimiranjem u neuronima stičemo mogučnost kontrolisanja neuronske aktivnosti jednostavnim osvetljavanjem mozga plavom svetlošću.

Posle velikog broja obavljenih eksperimentata na raznim model-sistemima, Airan i saradnici su uspeli da kontrolišu kretanje miša osvetljavanjem neurona sa ChR2 u motornom delu kore mozga pacova tokom testa kretanja (Airan et al, 2009; up. link 1).

Ova tehnika nije iskorišćena samo za ispitivanje funkcije određenih delova mozga, već je iskorišćena i za regulisanje koncentracije šećera u krvi miševa sa dijabetesom. Ovo je postignuto  spajanjem signalnih puteva svetlo-apsorbujućih proteina (kao što je ChR2 i melanopsin), koji izazivaju upliv kalcijuma u ćeliju, sa aktivacijom određenih transkripcionih faktora (NFAT), koji se vezuju direktno za DNK i aktiviraju proglukagonski gen, što dovodi do smanjenja koncentracije šećera u krvi. Ovako transformisane ćelije su potkožno inplantirane i  kontrolisane takođe inplantiranim optičkim vlaknom (Ye et al, 2011). Na ovaj način je dobijen efikasan sistem dostave lekova, jednostavnim klikom na prekidač.

Link 1: (http://www.youtube.com/watch?v=v7uRFVR9BPU&;feature=related).

Airan RD, Thompson KR, Fenno LE, Bernstein H, Deisseroth K. 2009 Temporally precise in vivo control of intracellular signalling. Nature 458:1025-1029.

Ye H, Baba MD-E, Peng R-W, Fussenegger M. A Synthetic Optogenetic Transcription Device Enhances Blood-Glucose Homeostasis in Mice. Science 2011 Jun;332(6037):1565 -1568.