Hacia una cura para la ELA: la estimulación magnética restaura las motoneuronas dañadas – Physics World

Hacia una cura para la ELA: la estimulación magnética restaura las motoneuronas dañadas – Physics World

Marca de tiempo: 5 de julio de 2023 5:00 a. M.

Thomas Herrmannsdorfer y Richard Funk
Reactivación de motoneuronas dañadas Thomas Herrmannsdörfer (izquierda) y Richard Funk están investigando el efecto terapéutico de los campos magnéticos en las motoneuronas dañadas. (Cortesía: HZDR/Amac Garbe)

La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es un trastorno grave e incurable en el que se dañan las motoneuronas (células nerviosas del cerebro y la médula espinal que envían señales a los músculos para controlar el movimiento). Sin motoneuronas en funcionamiento, los músculos no reciben instrucciones y ya no funcionan, lo que lleva a una parálisis progresiva, atrofia muscular y, eventualmente, falla del sistema respiratorio.

Actualmente, no existe un tratamiento exitoso para la ELA, y las terapias con medicamentos solo tienen un impacto marginal en la supervivencia del paciente. Con el objetivo de abordar este déficit, un equipo de investigación interdisciplinario encabezado en Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) y TU Dresden está investigando el potencial del uso de campos magnéticos para restaurar motoneuronas dañadas.

La influencia de la estimulación magnética en las enfermedades neuronales ha sido ampliamente investigada. Sin embargo, las aplicaciones en nervios periféricos son escasas. En este último estudio, publicado en Células, los investigadores evaluaron si la estimulación magnética de las motoneuronas periféricas podría restaurar defectos en las motoneuronas derivadas de células madre de pacientes con ELA con mutaciones en el gen FUS (FUS-ALS).

El equipo, encabezado por el físico Thomas Herrmannsdorfer, biólogo celular Arun Pal y médico ricardo funk, y con el apoyo de colegas de TU Dresden y la Universidad de Rostock, generaron motoneuronas espinales mediante la reprogramación de células madre pluripotentes inducidas obtenidas de biopsias de piel de individuos sanos y pacientes con FUS-ALS. Diseñaron y fabricaron bobinas electromagnéticas que pueden funcionar en incubadoras de cultivos celulares y las utilizaron para exponer las motoneuronas a campos magnéticos personalizados.

Cada estimulación magnética comprendía cuatro tratamientos consecutivos (varias horas de duración) utilizando frecuencias de onda cuadrada muy bajas de 2 a 10 Hz. Los tratamientos se realizaron después de que las células hubieran madurado durante 30 a 45 días. in vitro, con las bobinas apagadas en el medio. Después del tratamiento final, el equipo mantuvo las células en cultivo durante dos días antes de evaluar el impacto de la estimulación magnética.

Los campos magnéticos pulsados ​​podrían ayudar a combatir enfermedades neurodegenerativas
Hacia una cura Los campos magnéticos pulsados ​​podrían ayudar a combatir enfermedades neurodegenerativas. (Cortesía: HZDR/Sahneweiß)

Restauración de defectos axonales

Las motoneuronas poseen largas proyecciones llamadas axones, que pueden medir hasta 1 m de largo, que transportan sustancias y transmiten información. Las deficiencias en el transporte de orgánulos axonales como las mitocondrias y los lisosomas contribuyen a la degeneración neuronal en la ELA. Por lo tanto, los investigadores utilizaron imágenes de células vivas y tinción inmunofluorescente para medir la motilidad de estos orgánulos en motoneuronas expuestas a campos magnéticos.

Primero examinaron la velocidad media de los orgánulos. El análisis de seguimiento cuantitativo reveló una disminución de la velocidad media distal tanto para las mitocondrias como para los lisosomas en las motoneuronas FUS mutantes no tratadas en comparación con las células de control (derivadas de donantes sanos). La exposición a campos magnéticos revirtió la velocidad media en las motoneuronas FUS a niveles de control, y los mejores efectos se observaron utilizando frecuencias muy bajas de aproximadamente 10 Hz.

Otro sello distintivo de la ELA es la disminución de la capacidad de los axones para crecer y regenerarse después de lesiones o durante el envejecimiento. Tal crecimiento es crucial para mantener la conectividad interneuronal a través de las terminaciones nerviosas y transmitir información. Para estudiar si la estimulación magnética podría mejorar tales defectos, el equipo utilizó imágenes en vivo de células en cámaras microfluídicas para analizar el nuevo crecimiento de conos de crecimiento axonal después de la axotomía (corte de un axón).

Los investigadores observaron una velocidad de crecimiento axonal media reducida en las motoneuronas FUS no tratadas en comparación con las células de control. La estimulación magnética de las motoneuronas FUS a 10 Hz aumentó significativamente la velocidad media de crecimiento hasta los niveles de control. Los campos magnéticos no afectaron la velocidad media de crecimiento en las motoneuronas de control.

En numerosos experimentos, los investigadores demostraron que las motoneuronas de pacientes con ELA responden a los campos magnéticos, con transporte axonal deteriorado de orgánulos reactivados por estimulación y regeneración axonal restaurada. Es importante destacar que también demostraron que la estimulación magnética no dañó las células sanas.

Si bien estos hallazgos parecen prometedores, el equipo destaca la necesidad de estudios a largo plazo y in vivo estudios. “Consideramos estos in vitro resultados como un enfoque alentador en el camino hacia una nueva terapia potencial para la ELA, así como otras enfermedades neurogenerativas”, dice Herrmannsdörfer en un comunicado de prensa. “Sin embargo, también sabemos que se requieren estudios de seguimiento detallados para corroborar nuestros hallazgos”.

Ahora trabajando dentro de la thaxoniano proyecto, Herrmannsdörfer y sus colegas están planeando más estudios para optimizar los parámetros del campo magnético aplicado, comprender la respuesta celular a varios estímulos magnéticos y probar el tratamiento en otros trastornos neurodegenerativos, como las enfermedades de Parkinson, Huntington y Alzheimer.

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