En kontakt til det indre ur:Udforskning af kvantebiologi til nye medicinske terapier

Et forskningssamarbejde har udforsket virkningerne af kernemagnetisk resonans på cellernes indre ur på forskellige tidspunkter af dagen og under iltmangel.

Overraskende nok fandt de ud af, at uret både kunne tændes og slukkes afhængigt af, om behandlingen blev givet om dagen eller om natten. Disse observerede magnetfelteffekter stammer fra kvantebiologiske processer kendt som radikalparmekanismen.

Elitsa Dimova og Thomas Kietzmann fra Hypoxia and Extracellular Matrix Research Unit ved University of Oulu, Finland, sammen med Margit Egg og Viktoria Thöni fra Institute of Zoology i Innsbruck og spinbiokemiker Robert Usselman fra Florida Tech, USA, udførte eksperimenterne . Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Redox Biology .

I deres undersøgelse udsatte forskerne museceller for terapeutisk kernemagnetisk resonans (tNMR) for at undersøge den længe formodede effekt af svage magnetfelter på pattedyrscellers indre ur. Kernemagnetisk resonansbilleddannelse er en strømlinet version af MRI, der kombinerer et svagt magnetfelt med en tilsvarende radiobølge, der stimulerer brintprotonerne i bestrålede celler og væv til at oscillere.

Den energi, der overføres under denne proces, frigives derefter tilbage til cellerne efter terapien. På grund af det væsentligt svagere magnetfelt og lavere radiofrekvens er tNMR-behandling fuldstændig ikke-invasiv og har været brugt i to årtier til behandling af tilstande som gigt, osteoporose og sårheling.

Tidligere resultater fra Oulu-gruppen havde vist, at iltmangel kan påvirke stofskiftet og det indre ur, hvor iltradikaler spiller en væsentlig rolle. Resultater fra den østrigske gruppe indikerede, at magnetisk resonans kan ændre hele cellemetabolismen, herunder nedregulering af lactatmetabolismen, mens den stabiliserer celleånding trods iltmangel. I den seneste undersøgelse fra de to hold blev det påvist, at cellernes interne ur kan tændes og slukkes parallelt.

"Denne effekt afhænger af tidspunktet på dagen, behandlingen gives, hvad enten det er i de tidlige morgentimer eller den første halvdel af natten," forklarer Dimova. "Afhængigt af dette er det interne ur enten aktiveret eller deaktiveret."

Grænsefladen mellem det fysiske magnetfelt og den levende celle viste sig at være oxygenradikal superoxid. Da det indre ur, ligesom iltsignalvejen, spiller en central rolle i sygdomme som hjerteanfald, slagtilfælde eller kræft, udvider disse forskningsresultater det medicinske behandlingsspektrum.

Nye tilgange til kvantebiologi og medicin

Yderligere undersøgelser vil afklare, om magnetfeltet, radiobølgerne eller kombinationen af ​​begge i form af tNMR er ansvarlige for de observerede effekter. Resultaterne er også af interesse for kvantebiologi og giver ny indsigt i den såkaldte radikale parmekanisme. Denne mekanisme er allerede blevet brugt til at forklare trækfugles evne til at navigere ved hjælp af Jordens magnetfelt.

"Vores seneste undersøgelser viser nu, at den radikale parmekanisme ikke kun ligger til grund for trækfuglenes magnetiske sans, men også kan forklare et voksende antal magnetfelteffekter i celler, der har et enormt terapeutisk potentiale, herunder styringen af ​​det indre ur, som spiller en rolle i mange sygdomme," forklarer forskerne.

"Kvantebiologi har været et etableret forskningsfelt i årtier, men det er stadig ofte forbundet med esoterisme i offentligheden," forklarer Egg. "Kvantebiologi beskæftiger sig med alle processer i levende organismer, som ikke kan forklares af den klassiske fysiks love, men kun af kvantemekanikkens principper.

"Begge teams sigter mod at videreudvikle kvantebiologi i fremtiden. Dette bringer University of Oulu tættere på University of Surrey i Storbritannien, som i øjeblikket tilbyder verdens eneste doktorgradsprogram i kvantebiologi, og som der søges aktiv udveksling med. Yderligere samarbejder og udveksling af personale vil også involvere gruppen af ​​Gabriela Lorite på Microelectronics Research Unit. Adskillige studerende har allerede vist stor interesse."

Flere oplysninger: Viktoria Thoeni et al., Terapeutisk kernemagnetisk resonans og intermitterende hypoxi udløser tidsafhængige on/off-effekter i døgnrytmeure og bekræfter en central rolle af superoxid i cellulære magnetfelteffekter, Redox Biology (2024). DOI:10.1016/j.redox.2024.103152

Journaloplysninger: Redoxbiologi

Leveret af University of Oulu