Исследователи разработали технологию терапии, которая использует магнитные поля для включения и выключения групп нейронов, контролируя цепи мозга, пораженные болезнью Паркинсона. Кроме болезни Паркинсона, эту технологию можно использовать для лечения различных заболеваний, как депрессия, ожирение и хроническая боль.
С развитием науки и техники появились разные методы лечения заболеваний мозга. Оптогенетика, например, доставляет светочувствительные белки в определенные нервные клетки или нейроны, контролируя цепи мозга, включая и выключая нейроны с помощью света. Но для этого требуется волоконно-оптический имплант.
Магнитогенетика достигает того же результата с помощью магнитных полей. Исследователи из Weill Cornell Medicine, Университета Рокфеллера и Школы медицины Икана на горе Синай сотрудничали, чтобы разработать терапию, использующую магнитные поля для точного управления определенными цепями мозга в режиме реального времени без необходимости имплантированного устройства.
«Мы предполагаем, что технология магнитогенетики когда-то может быть использована для пользы пациентов в различных клинических условиях», — сказал Майкл Каплитт, профессор и исполнительный вице-председатель отдела неврологической хирургии Weill Cornell и соавтор исследования.
Ионные каналы – это особые белки с характеристиками, позволяющими им образовывать каналы для прохождения веществ, фильтруя другие вещества. Функция ионных каналов состоит в том, чтобы разрешить определенным неорганическим ионам – прежде всего натрия (Na+), калия (K+), кальция (Ca2+) или хлорида (Cl-) – проходить в клетку и выходить из нее через плазматическую мембрану. В нейронах это позволяет электрическим сигналам переходить от одного нейрона к другому.
Исследователи создали белок ионного канала с белковым нанотелом, которое прилипает к природному белку (ферритину), улавливающему железо. Когда терапия доставляется в определенную область мозга с помощью минимально инвазивной хирургии, сильное магнитное поле оказывает достаточную силу на захваченные ферритином атомы железа, чтобы открыть или закрыть ионный канал, включив или выключив нейрон.
В этом исследовании терапия была доставлена ??к нейронам в области полосатого тела, контролирующего движение в мозге мыши. Когда магнитогенетическая технология была активирована магнитным полем сканера магнитно-резонансной томографии (МРТ), движения мышей значительно замедлились и они даже замерли.
В другом эксперименте с подтверждением концепции с использованием мышиных моделей болезни Паркинсона исследователи доставили технологию нейронов в области мозга, называемого субталамическим ядром. У людей глубокая стимуляция мозга (DBS) направлена ??на эту область, чтобы уменьшить двигательные колебания или дрожь, вызванные болезнью Паркинсона. Применение магнитного поля у мышей значительно снизило аномалии движений.
Исследователи обнаружили, что их метод работает так же хорошо, используя меньший и менее дорогой магнит, чем имеющийся в аппарате МРТ. Подходит устройство для транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС), используемое для лечения пациентов с депрессией, мигренью и другими заболеваниями. Они не заметили проблем с безопасностью своего метода.
«Возможность осуществлять направленные манипуляции мозговой деятельностью с помощью этой относительно простой системы будет очень важно для того, чтобы помочь нам лучше понять базовые принципы, которые помогут в дальнейшем продвижении этой новой технологии», — сказал Сантьяго Унда, докторант в лаборатории Каплитта и ведущий автор исследования .
Исследователи планируют изучить клиническое применение своей магнитогенетической терапии, включая лечение психических заболеваний и даже хронической боли. Они будут также продолжать оптимизировать технологию.
По материалам: Weill Cornell Medicine
