Team bruger magnetiserede neuroner til at behandle symptomer på Parkinsons sygdom

Elektrisk dyb hjernestimulation (DBS) er en veletableret metode til behandling af bevægelsesforstyrrelser ved Parkinsons sygdom. Men at implantere elektroder i en persons hjerne er en invasiv og upræcis måde at stimulere nerveceller på. Forskere rapporterer i Nano Letters på en ny applikation til teknikken, kaldet magnetogenetics, der bruger meget små magneter til trådløst at udløse specifikke, genredigerede nerveceller i hjernen. Behandlingen lindrede effektivt motoriske symptomer hos mus uden at beskadige omgivende hjernevæv.

I traditionel DBS sender en batteripakke eksternt elektriske signaler gennem ledninger, der aktiverer nerveceller i et område af hjernen, der kaldes den subthalamuskerne (STN). STN-aktivering kan lindre motoriske symptomer på Parkinsons sygdom, herunder rystelser, langsomhed, stivhed og ufrivillige bevægelser.

Men fordi de potentielle bivirkninger, herunder hjerneblødning og vævsskade, kan være alvorlige, er DBS normalt forbeholdt personer, der har Parkinsons sygdom i det sene stadie, eller når symptomerne ikke længere kan håndteres med medicin.

I et skridt mod en mindre invasiv behandling arbejdede forskerne Minsuk Kwak og Jinwoo Cheon sammen med deres kolleger om at udvikle en trådløs metode til effektivt at reducere motorisk dysfunktion hos mennesker med Parkinsons sygdom.

For deres trådløse teknik mærkede forskerne nanoskalamagneter med antistoffer for at hjælpe molekylerne med at "klistre" til overfladen af ​​STN-nerveceller. Derefter sprøjtede de de klæbrige magneter ind i hjernen på mus med Parkinsons sygdom i tidligt og sent stadium.

Forud for injektionen i STN var de samme nerveceller blevet modificeret med et gen, der fik dem til at aktiveres, når de modificerede magneter på cellens overflade snoede sig som reaktion på et eksternt påført magnetfelt på omkring 25 milliteslas, hvilket er omkring en- tusindedel af styrken af ​​en MR.

I demonstrationer af de magnetiserede og modificerede neuroner hos mus med Parkinsons sygdom viste musene, der blev udsat for et magnetfelt, forbedret motorisk funktion til niveauer, der kan sammenlignes med dem hos raske mus. Holdet observerede, at mus, der modtog flere eksponeringer for magnetfeltet, bevarede mere end en tredjedel af deres motoriske forbedringer, mens mus, der modtog én eksponering, næsten ingen forbedringer bevarede.

Derudover viste nervecellerne fra behandlede mus ingen signifikant skade i og omkring STN, hvilket tyder på, at dette kunne være et sikrere alternativ til traditionelle implanterede DBS-systemer, siger forskerne. Holdet mener, at dets trådløse magnetogenetiske tilgang har terapeutisk potentiale og kan bruges til at behandle motorisk dysfunktion hos mennesker med Parkinsons sygdom på et tidligt eller sent stadium samt andre neurologiske lidelser, såsom epilepsi og Alzheimers sygdom.

Flere oplysninger: Wookjin Shin et al, Nanoscale Magneto-mechanical-genetics of Deep Brain Neurons Reversing Motor Deficits in Parkinsonian Mus, Nano Letters (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c03899

Journaloplysninger: Nano-bogstaver

Leveret af American Chemical Society