Remiantis Weill Cornell medicinos, Rokfelerio universiteto ir Icahn medicinos mokyklos Sinajaus kalne mokslininkų ikiklinikiniu tyrimu, nauja technologija leidžia neinvaziškai valdyti specifines smegenų grandines magnetiniais laukais. Ši technologija žada kaip galinga priemonė tiriant smegenis ir būsimų neurologinių bei psichiatrinių ligų, tokių kaip Parkinsono liga, depresija, nutukimas ir sudėtingas skausmas, gydymo pagrindas.
Naujoji genų terapijos technologija aprašyta dokumente, paskelbtame spalio 9 d Mokslo pažanga. Tyrėjai atliko eksperimentus su pelėmis, parodydami, kad jis gali įjungti arba išjungti tam tikras neuronų populiacijas, turinčias aiškų poveikį gyvūnų judėjimui. Viename eksperimente jie naudojo jį, kad sumažintų nenormalius judesius Parkinsono ligos pelės modelyje.
„Mes įsivaizduojame, kad magnetogenetikos technologija kada nors gali būti panaudota pacientams įvairiose klinikinėse situacijose“, – sakė vyresnysis tyrimo autorius dr. Michaelas Kaplittas, Weill Cornell Medicine neurologinės chirurgijos skyriaus vykdomasis vicepirmininkas ir Judėjimo sutrikimų chirurgijos direktorius. Niujorko Presbyterian / Weill Cornell medicinos centre.
Šis tyrimas buvo atliktas bendradarbiaujant Dr. Kaplitto laboratorijai ir Dr. Jeffrey Friedmano, Marilyn M. Simpson profesoriaus Rokfelerio universiteto Molekulinės genetikos laboratorijoje, laboratorijoms; ir daktarė Sarah Stanley, Sinajaus kalno Icahn medicinos mokyklos Medicinos katedros docentė. Pirmasis tyrimo autorius buvo Dr. Santiago Unda, Dr. Kaplitto laboratorijos doktorantas.
Smegenų grandinių valdymas realiuoju laiku taip, kad gyvūnai ar žmonės galėtų normaliai judėti, buvo pagrindinis neurologų tikslas, tačiau labai sudėtingas. Pavyzdžiui, laboratorijoje optogenetikos technologija gali priversti tam tikrus neuronus iš karto įsijungti arba išjungti šviesos impulsais, tačiau reikalingas invazinis aparatas tiems šviesos impulsams perduoti į smegenis. Klinikoje gilioji smegenų stimuliacija leidžia moduliuoti smegenų sritis, tačiau tam taip pat reikia visam laikui implantuoto prietaiso, o didesnis tikslumas taip pat išlieka tikslas.
Atlikę ankstyvą magnetogenetinės technologijos, kaip alternatyvos kitiems metodams, darbą, dr. Friedmanas ir dr. Stanley sujungė jėgas su dr. Kaplittu, į smegenis nukreiptų genų terapijos pradininku, kad sukurtų tokio tipo metodą, galintį pritaikyti klinikiniams tikslams. .
Gautas metodas naudoja genų terapijos metodus, kad inžinerijos būdu sukurtas jonų kanalo baltymas būtų tiekiamas į norimą neurono tipą. Jonų kanalo baltymas iš esmės veikia kaip jungiklis, įjungiantis arba išjungiantis paveiktus neuronus, ir yra jautrus magnetiniam laukui, nes jame yra į antikūnus panašus baltymas, kuris prilimpa prie natūralaus geležį sulaikančio baltymo, vadinamo feritinu.
Nors genų terapija atliekama per minimaliai invazinę operaciją tiksliuose smegenų regionuose, pakankamai stiprus magnetinis laukas gali paveikti pakankamai jėgos feritino įstrigusius geležies atomus, kad atidarytų arba uždarytų kanalą – suaktyvindamas neuroną arba jį slopindamas, priklausomai nuo dizainas, nereikalaujant implantuoto prietaiso ar vaisto.
Viename koncepcijos įrodyme komanda suleido genų terapiją magnetiškai jautriems kanalams į specifinius neuronus judėjimą kontroliuojančiame regione, vadinamame pelių striatu. tada jie panaudojo magnetinį lauką iš magnetinio rezonanso vaizdavimo aparato, kad suaktyvintų neuronus ir žymiai sulėtintų, net sustingtų pelių judesius. Kitame eksperimente jie sumažino neuronų aktyvumą smegenų srityje, vadinamoje subtalaminiu branduoliu, kad pagerintų judėjimo anomalijas parkinsonizmo pelės modelyje.
Tyrėjai parodė, kad jų metodas gali veikti net naudojant daug mažesnį ir pigesnį „transkranijinės magnetinės stimuliacijos“ įrenginį, kuris šiuo metu dažnai naudojamas klinikoje gydant pacientus, sergančius depresija, migrena ir kitomis ligomis.
Eksperimentai neatskleidė jokių saugos problemų, o mokslininkai pažymi, kad įprasti aplinkos magnetiniai laukai būtų per silpni, kad netyčia suaktyvintų magnetogenetinius jungiklius.
Dabar komanda ketina ištirti galimus klinikinius pritaikymus, įskaitant psichikos sutrikimų gydymą ir net lėtinį periferinių nervų skausmą. Jie taip pat toliau tyrinės ir optimizuos pačią magnetogenetikos technologiją.
„Dabar galimybė atlikti kryptingas smegenų veiklos manipuliacijas naudojant šią gana paprastą sistemą bus labai svarbi, nes padės mums geriau suprasti pagrindinius principus, kurie padės toliau tobulinti šią naują technologiją“, – sakė dr. Unda.