Kohti ALS:n parannuskeinoa: magneettistimulaatio palauttaa heikentyneet motoneuronit – Fysiikan maailma

Amyotrofinen lateraaliskleroosi (ALS) on vakava parantumaton sairaus, jossa motoneuronit – aivojen ja selkäytimen hermosolut, jotka lähettävät signaaleja lihaksille ohjatakseen liikettä – vaurioituvat. Ilman toimivia motoneuroneja lihakset eivät saa ohjeita eivätkä enää toimi, mikä johtaa progressiiviseen halvaantumiseen, lihasten surkastumiseen ja lopulta hengityselinten vajaatoimintaan.

Tällä hetkellä ALS:lle ei ole onnistunutta hoitoa, ja lääkehoidoilla on vain marginaalinen vaikutus potilaan eloonjäämiseen. Tämän puutteen korjaamiseksi poikkitieteellinen tutkimusryhmä johti Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorfiin (HZDR) Ja TU Dresden tutkii potentiaalia käyttää magneettikenttiä vaurioituneiden motoneuronien palauttamiseen.

Magneettistimulaation vaikutusta hermoston sairauksiin on tutkittu laajasti. Sovellukset ääreishermoihin ovat kuitenkin niukkoja. Tässä uusimmassa tutkimuksessa, joka on raportoitu Solut, tutkijat arvioivat, voisiko perifeeristen motoneuronien magneettistimulaatio palauttaa ALS-potilaiden kantasoluista peräisin olevien motoneuronien viat, joilla on mutaatioita FUS-geenissä (FUS-ALS).

Ryhmä – fyysikon johtama Thomas Herrmannsdörfer, solubiologi Arun Pal ja lääkäri Richard FunkTU Dresdenin ja Rostockin yliopiston kollegoiden tukemana – synnytti selkärangan motoneuroneja ohjelmoimalla uudelleen indusoituja pluripotentteja kantasoluja, jotka on saatu terveiltä henkilöiltä ja potilailta, joilla on FUS-ALS. He suunnittelivat ja valmistivat sähkömagneettisia keloja, joita voidaan käyttää soluviljelyinkubaattoreissa, ja käyttivät näitä motoneuronien altistamiseen räätälöityille magneettikentille.

Jokainen magneettistimulaatio käsitti neljä peräkkäistä hoitoa (kestoltaan useita tunteja), joissa käytettiin erittäin matalia neliöaaltojaajuuksia 2 - 10 Hz. Käsittelyt suoritettiin sen jälkeen, kun solut olivat kypsyneet 30-45 päivää vitro, kun kelat on kytketty pois päältä välillä. Viimeisen käsittelyn jälkeen ryhmä piti soluja viljelmässä kaksi päivää ennen magneettisen stimulaation vaikutuksen arvioimista.

Aksonivaurioiden korjaaminen

Motoneuroneilla on pitkiä, jopa 1 metrin pituisia aksoneiksi kutsuttuja projektioita, jotka kuljettavat aineita ja välittävät tietoa. Aksonaalisten organellien, kuten mitokondrioiden ja lysosomien, kuljetuksen heikkeneminen edistää hermosolujen rappeutumista ALS:ssä. Siksi tutkijat käyttivät elävien solujen kuvantamista ja immunofluoresoivaa värjäystä mitatakseen näiden organellien liikkuvuutta magneettikentille altistuneissa motoneuroneissa.

He tutkivat ensin keskimääräistä organellin nopeutta. Kvantitatiivinen seuranta-analyysi paljasti pienentyneen distaalisen keskinopeuden sekä mitokondrioissa että lysosomissa käsittelemättömissä mutantti-FUS-motogeneuroneissa verrattuna kontrollisoluihin (peräisin terveiltä luovuttajilta). Altistuminen magneettikentille palautti FUS-mottoreuronien keskinopeuden takaisin kontrollitasolle, ja parhaat vaikutukset havaittiin käyttämällä erittäin alhaisia, noin 10 Hz:n taajuuksia.

Toinen ALS:n tunnusmerkki on aksonien heikentynyt kyky kasvaa ja uusiutua vammojen tai ikääntymisen jälkeen. Tällainen kasvu on ratkaisevan tärkeää hermosolujen välisen yhteyden ylläpitämiseksi hermopäätteiden välillä ja tiedon välittämiseksi. Tutkiakseen, voisiko magneettinen stimulaatio parantaa tällaisia ​​vikoja, ryhmä käytti solujen elävää kuvantamista mikrofluidikammioissa analysoidakseen uutta aksonaalisen kasvukartion kasvua aksotomian (aksonin katkaisemisen) jälkeen.

Tutkijat havaitsivat vähentyneen keskimääräisen aksonin kasvunopeuden käsittelemättömissä FUS-motoneuroneissa verrattuna kontrollisoluihin. FUS- motoneuronien magneettinen stimulaatio 10 Hz:llä lisäsi merkittävästi keskimääräistä kasvunopeutta takaisin kontrollitasolle. Magneettikentät eivät vaikuttaneet keskimääräiseen uloskasvunopeuteen kontrolli motoneuronissa.

Lukuisissa kokeissa tutkijat osoittivat, että ALS-potilaiden motoneuronit reagoivat magneettikenttiin, jolloin organellien aksonaalinen kuljetus aktivoituu uudelleen stimulaatiolla ja aksonien regeneraatio palautuu. Tärkeää on, että he osoittivat myös, että magneettinen stimulaatio ei vaurioittanut terveitä soluja.

Ultraääni voi mahdollistaa tulevien motoristen hermosolujen sairauksien hoitojen

Vaikka nämä havainnot vaikuttavat lupaavilta, ryhmä korostaa tarvetta pitkän aikavälin ja in vivo opinnot. "Otamme nämä huomioon vitro tuloksena on rohkaiseva lähestymistapa tiellä kohti mahdollista uutta hoitoa ALS:n ja muiden neurogeneratiivisten sairauksien hoitoon”, Herrmannsdörfer sanoo tiedotteessa. "Tiedämme kuitenkin myös, että havaintojen vahvistamiseksi tarvitaan yksityiskohtaisia ​​seurantatutkimuksia."

Nyt työskentelee sisällä ThaXonian Herrmannsdörfer ja hänen kollegansa suunnittelevat lisätutkimuksia optimoidakseen käytetyn magneettikentän parametrit, ymmärtääkseen solujen vastetta erilaisiin magneettisiin ärsykkeisiin ja testatakseen hoitoa muihin hermostoa rappeutuviin sairauksiin, kuten Parkinsonin, Huntingtonin ja Alzheimerin tauteihin.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. Autot / sähköautot, hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• BlockOffsets. Ympäristövastuun omistuksen nykyaikaistaminen. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/towards-a-cure-for-als-magnetic-stimulation-restores-impaired-motoneurons/