Дослідники розробили технологію терапії, яка використовує магнітні поля для вмикання та вимикання груп нейронів, контролюючи ланцюги мозку, уражені хворобою Паркінсона. Окрім хвороби Паркінсона, цю технологію можна використовувати для лікування таких різноманітних захворювань, як депресія, ожиріння та хронічний біль.
З розвитком науки й техніки з’явилися різні методи лікування захворювань мозку. Оптогенетика , наприклад, доставляє світлочутливі білки в певні нервові клітини або нейрони, контролюючи ланцюги мозку, вмикаючи та вимикаючи нейрони за допомогою світла. Але для цього потрібен волоконно-оптичний імплант.
Магнітогенетика досягає того самого результату за допомогою магнітних полів. Дослідники з Weill Cornell Medicine, Університету Рокфеллера та Школи медицини Ікана на горі Синай співпрацювали, щоб розробити терапію, яка використовує магнітні поля для точного керування певними ланцюгами мозку в режимі реального часу без необхідності імплантованого пристрою.
«Ми передбачаємо, що технологія магнітогенетики колись може бути використана для користі пацієнтів у різноманітних клінічних умовах», — сказав Майкл Каплітт, професор і виконавчий віце-голова відділу неврологічної хірургії Weill Cornell і співавтор дослідження.
Іонні канали — це особливі білки з характеристиками, які дозволяють їм утворювати канали для проходження речовин, фільтруючи інші речовини. Функція іонних каналів полягає в тому, щоб дозволити певним неорганічним іонам – насамперед натрію (Na+), калію (K+), кальцію (Ca2+) або хлориду (Cl-) – проходити в клітину та виходити з неї через плазматичну мембрану. У нейронах це дозволяє електричним сигналам переходити від одного нейрона до іншого.
Дослідники створили білок іонного каналу з білковим нанотілом, яке прилипає до природного білка (феритин), що вловлює залізо. Коли терапія доставляється в певну область мозку за допомогою мінімально інвазивної хірургії, сильне магнітне поле чинить достатню силу на захоплені феритином атоми заліза, щоб відкрити або закрити іонний канал, увімкнувши або вимкнувши нейрон.
У цьому дослідженні терапія була доставлена до нейронів в області смугастого тіла, що контролює рух, у мозку миші. Коли магнітогенетичну технологію було активовано магнітним полем сканера магнітно-резонансної томографії (МРТ), рухи мишей значно сповільнилися і вони навіть завмерли.
В іншому експерименті з підтвердженням концепції з використанням мишачих моделей хвороби Паркінсона дослідники доставили технологію до нейронів у ділянці мозку, що називається субталамічним ядром. У людей глибока стимуляція мозку (DBS) спрямована на цю область, щоб зменшити рухові коливання або тремтіння, спричинені хворобою Паркінсона. Застосування магнітного поля у мишей значно зменшило аномалії рухів.
Дослідники виявили, що їхній метод працює так само добре, використовуючи менший і менш дорогий магніт, ніж той, який є в апараті МРТ. Підходить пристрій для транскраніальної магнітної стимуляції (ТМС), який використовується для лікування пацієнтів з депресією, мігренню та іншими захворюваннями. Вони не помітили проблем з безпекою свого методу.
«Можливість здійснювати спрямовані маніпуляції мозковою діяльністю за допомогою цієї відносно простої системи буде дуже важливою для того, щоб допомогти нам краще зрозуміти базові принципи, які допоможуть у подальшому просуванні цієї нової технології», — сказав Сантьяго Унда, докторант у лабораторії Каплітта та провідний автор дослідження.
Дослідники планують вивчити клінічне застосування своєї магнітогенетичної терапії, включаючи лікування психічних захворювань і навіть хронічного болю. Вони також продовжуватимуть оптимізувати технологію.
За матеріалами: Weill Cornell Medicine
