ALS-i ravi poole: magnetiline stimulatsioon taastab kahjustatud motoneuronid – Füüsikamaailm

Amüotroofne lateraalskleroos (ALS) on raske ravimatu haigus, mille puhul on kahjustatud motoneuronid – pea- ja seljaaju närvirakud, mis saadavad lihastele liikumist kontrollivaid signaale. Ilma funktsioneerivate motoneuroniteta ei saa lihased juhiseid ega tööta enam, mis põhjustab progresseeruvat halvatust, lihaste atroofiat ja lõpuks hingamissüsteemi häireid.

Praegu puudub ALS-i edukas ravi, kuna ravimiteraapial on patsientide ellujäämisele vaid marginaalne mõju. Selle puuduse kõrvaldamiseks juhtis interdistsiplinaarne uurimisrühm Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorfi.HZDR) Ja TU Dresden uurib magnetväljade kasutamise potentsiaali kahjustatud motoneuronite taastamiseks.

Magnetstimulatsiooni mõju neuronaalsetele haigustele on laialdaselt uuritud. Siiski on perifeersete närvide rakendusi vähe. Selles viimases uuringus, millest teatati Rakke, hindasid teadlased, kas perifeersete motoneuronite magnetiline stimulatsioon võib taastada defekte tüvirakkudest pärinevates motoneuronites ALS-i patsientidel, kellel on mutatsioonid FUS-geenis (FUS-ALS).

Meeskond – eesotsas füüsikuga Thomas Herrmannsdörfer, rakubioloog Arun Pal ja arst Richard Funkja seda toetasid kolleegid Dresdeni ülikoolist ja Rostocki ülikoolist – genereerisid seljaaju motoneuroneid, programmeerides ümber indutseeritud pluripotentsed tüvirakud, mis saadi tervete inimeste ja FUS-ALS-iga patsientide nahabiopsiatest. Nad kavandasid ja valmistasid elektromagnetmähiseid, mida saab kasutada rakukultuuri inkubaatorites, ja kasutasid neid motoneuronite eksponeerimiseks kohandatud magnetväljadele.

Iga magnetiline stimulatsioon hõlmas nelja järjestikust ravi (kestusega mitu tundi), kasutades väga madalaid ruutlaine sagedusi 2–10 Hz. Töötlemine viidi läbi pärast seda, kui rakud olid küpsenud 30–45 päeva vitro, kusjuures mähised on vahepeal välja lülitatud. Pärast viimast töötlemist hoidis meeskond rakke kultuuris kaks päeva, enne kui hindas magnetilise stimulatsiooni mõju.

Aksonite defektide taastamine

Motoneuronitel on pikad projektsioonid, mida nimetatakse aksoniteks, mis võivad olla kuni 1 m pikkused ja mis transpordivad aineid ja edastavad teavet. Aksonaalsete organellide, nagu mitokondrid ja lüsosoomid, transpordi häired soodustavad ALS-i neuronite degeneratsiooni. Seega kasutasid teadlased elusrakkude pildistamist ja immunofluorestsentsvärvimist, et mõõta nende organellide liikuvust magnetväljadele avatud motoneuronites.

Esmalt uurisid nad organellide keskmist kiirust. Kvantitatiivne jälgimisanalüüs näitas nii mitokondrite kui ka lüsosoomide distaalse keskmise kiiruse vähenemist töötlemata mutantsetes FUS-i motoneuronites võrreldes kontrollrakkudega (saadud tervetelt doonoritelt). Magnetväljadega kokkupuutumine muutis FUS-i motoneuronite keskmise kiiruse tagasi kontrolltasemele, kusjuures parimaid efekte nähti väga madalate, umbes 10 Hz sageduste kasutamisel.

Teine ALS-i tunnus on aksonite vähenenud võime kasvada ja taastuda pärast vigastusi või vananemise ajal. Selline kasv on närvilõpmetevahelise neuronitevahelise ühenduse säilitamiseks ja teabe edastamiseks ülioluline. Uurimaks, kas magnetiline stimulatsioon võib selliseid defekte parandada, kasutas meeskond mikrofluidikambrites rakkude reaalajas pildistamist, et analüüsida aksonite kasvukoonuste uut väljakasvu pärast aksotoomiat (aksoni lõikamine).

Uurijad täheldasid töötlemata FUS-i motoneuronitel vähenenud keskmist aksonite väljakasvu kiirust võrreldes kontrollrakkudega. FUS motoneuronite magnetiline stimulatsioon sagedusel 10 Hz suurendas märkimisväärselt keskmist väljakasvu kiirust tagasi kontrolltasemele. Magnetväljad ei mõjutanud kontrolli motoneuronite keskmist väljakasvu kiirust.

Arvukates katsetes näitasid teadlased, et ALS-i patsientide motoneuronid reageerivad magnetväljadele ning organellide aksonite transport taasaktiveeriti stimulatsiooniga ja aksonite regeneratsioon taastus. Oluline on see, et nad näitasid ka, et magnetiline stimulatsioon ei kahjustanud terveid rakke.

Ultraheli võib tulevikus võimaldada motoorsete neuronite haiguste ravi

Kuigi need leiud tunduvad paljutõotavad, rõhutab meeskond vajadust pikaajalise ja in vivo uuringud. "Me arvestame neid vitro Tulemuseks on julgustav lähenemisviis ALS-i ja ka teiste neurogeneratiivsete haiguste võimaliku uudse ravi poole, ”ütleb Herrmannsdörfer pressiteates. "Samuti teame, et meie tulemuste kinnitamiseks on vaja üksikasjalikke järeluuringuid."

Nüüd töötab sees ThaXonian projekti, Herrmannsdörfer ja tema kolleegid kavandavad täiendavaid uuringuid, et optimeerida rakendatava magnetvälja parameetreid, mõista raku reaktsiooni erinevatele magnetilistele stiimulitele ja testida ravi teiste neurodegeneratiivsete häiretega, nagu Parkinsoni, Huntingtoni ja Alzheimeri tõbi.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Autod/elektrisõidukid, Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• BlockOffsets. Keskkonnakompensatsiooni omandi ajakohastamine. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/towards-a-cure-for-als-magnetic-stimulation-restores-impaired-motoneurons/