Menuju penyembuhan ALS: stimulasi magnetik memulihkan motoneuron yang terganggu – Dunia Fisika

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) adalah kelainan parah yang tidak dapat disembuhkan di mana motoneuron – sel saraf di otak dan sumsum tulang belakang yang mengirimkan sinyal ke otot untuk mengontrol gerakan – rusak. Tanpa motoneuron yang berfungsi, otot tidak menerima instruksi dan tidak lagi bekerja, menyebabkan kelumpuhan progresif, atrofi otot, dan akhirnya kegagalan sistem pernapasan.

Saat ini, belum ada pengobatan yang berhasil untuk ALS, dan terapi obat hanya mempunyai dampak kecil terhadap kelangsungan hidup pasien. Bertujuan untuk mengatasi kekurangan ini, tim peneliti interdisipliner yang dipimpin di Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) Dan TU Dresden sedang menyelidiki potensi penggunaan medan magnet untuk memulihkan motoneuron yang terganggu.

Pengaruh stimulasi magnetik pada penyakit saraf telah banyak diteliti. Namun, penerapan pada saraf tepi masih langka. Dalam penelitian terbaru ini, dilaporkan dalam Sel, para peneliti menilai apakah stimulasi magnetik motoneuron perifer dapat memulihkan cacat pada motoneuron yang berasal dari sel induk dari pasien ALS dengan mutasi pada gen FUS (FUS-ALS).

Tim – dipimpin oleh fisikawan Thomas Herrmannsdörfer, ahli biologi sel Arun Pal dan dokter Richard Funk, dan didukung oleh rekan-rekan di TU Dresden dan Universitas Rostock – menghasilkan motoneuron tulang belakang dengan memprogram ulang sel induk berpotensi majemuk yang diinduksi yang diperoleh dari biopsi kulit individu sehat dan pasien dengan FUS-ALS. Mereka merancang dan membuat kumparan elektromagnetik yang dapat dioperasikan dalam inkubator kultur sel, dan menggunakannya untuk memaparkan motoneuron ke medan magnet yang disesuaikan.

Setiap stimulasi magnetik terdiri dari empat perlakuan berturut-turut (durasi beberapa jam) menggunakan frekuensi gelombang persegi yang sangat rendah yaitu 2 hingga 10 Hz. Perawatan dilakukan setelah sel matang selama 30 hingga 45 hari in vitro, dengan kumparan dimatikan di antaranya. Setelah perawatan terakhir, tim mempertahankan sel dalam kultur selama dua hari sebelum menilai dampak stimulasi magnetik.

Memulihkan cacat aksonal

Motoneuron memiliki proyeksi panjang yang disebut akson, yang panjangnya bisa mencapai 1 m, yang mengangkut zat dan mengirimkan informasi. Gangguan pengangkutan organel aksonal seperti mitokondria dan lisosom berkontribusi terhadap degenerasi saraf pada ALS. Oleh karena itu, para peneliti menggunakan pencitraan sel hidup dan pewarnaan imunofluoresen untuk mengukur motilitas organel-organel ini dalam motoneuron yang terpapar medan magnet.

Mereka pertama kali memeriksa kecepatan rata-rata organel. Analisis pelacakan kuantitatif mengungkapkan penurunan kecepatan rata-rata distal untuk mitokondria dan lisosom pada motoneuron FUS mutan yang tidak diobati dibandingkan dengan sel kontrol (berasal dari donor sehat). Paparan medan magnet mengembalikan kecepatan rata-rata motoneuron FUS kembali ke tingkat kontrol, dengan efek terbaik terlihat menggunakan frekuensi sangat rendah sekitar 10 Hz.

Ciri lain dari ALS adalah berkurangnya kemampuan akson untuk tumbuh dan beregenerasi setelah cedera atau selama penuaan. Pertumbuhan tersebut sangat penting untuk menjaga konektivitas antar-neuron di seluruh ujung saraf dan transmisi informasi. Untuk mempelajari apakah stimulasi magnetik dapat memperbaiki cacat tersebut, tim menggunakan pencitraan sel secara langsung di ruang mikrofluida untuk menganalisis pertumbuhan baru kerucut pertumbuhan aksonal setelah aksotomi (pemutusan akson).

Para peneliti mengamati penurunan rata-rata kecepatan pertumbuhan aksonal pada motoneuron FUS yang tidak diobati dibandingkan dengan sel kontrol. Stimulasi magnetik dari motoneuron FUS pada 10 Hz secara signifikan meningkatkan kecepatan pertumbuhan rata-rata kembali ke tingkat kontrol. Medan magnet tidak mempengaruhi kecepatan pertumbuhan rata-rata pada motoneuron kontrol.

Dalam berbagai percobaan, para peneliti menunjukkan bahwa motoneuron dari pasien ALS merespons medan magnet, dengan gangguan transpor aksonal organel yang diaktifkan kembali melalui stimulasi dan pemulihan regenerasi aksonal. Yang penting, mereka juga menunjukkan bahwa sel-sel sehat tidak rusak oleh rangsangan magnetis.

USG dapat memungkinkan pengobatan penyakit neuron motorik di masa depan

Meskipun temuan ini tampak menjanjikan, tim menyoroti perlunya upaya jangka panjang dan jangka panjang in vivo studi. “Kami menghargai hal ini in vitro hasilnya sebagai pendekatan yang menggembirakan menuju terapi baru yang potensial untuk ALS, serta penyakit neurogeneratif lainnya,” kata Herrmannsdörfer dalam pernyataan pers. “Namun, kami juga tahu bahwa studi tindak lanjut yang terperinci diperlukan untuk menguatkan temuan kami.”

Sekarang bekerja di dalam ThaXonian proyek, Herrmannsdörfer dan rekan-rekannya merencanakan penelitian lebih lanjut untuk mengoptimalkan parameter medan magnet yang diterapkan, memahami respons seluler terhadap berbagai rangsangan magnetik, dan menguji pengobatan pada gangguan neurodegeneratif lainnya, seperti penyakit Parkinson, Huntington, dan Alzheimer.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Otomotif / EV, Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• BlockOffset. Modernisasi Kepemilikan Offset Lingkungan. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/towards-a-cure-for-als-magnetic-stimulation-restores-impaired-motoneurons/