Verso una cura per la SLA: la stimolazione magnetica ripristina i motoneuroni compromessi – Mondo della Fisica

La sclerosi laterale amiotrofica (SLA) è una grave malattia incurabile in cui i motoneuroni – cellule nervose nel cervello e nel midollo spinale che inviano segnali ai muscoli per controllare il movimento – sono danneggiati. Senza motoneuroni funzionanti, i muscoli non ricevono istruzioni e non funzionano più, portando a paralisi progressiva, atrofia muscolare e, infine, insufficienza del sistema respiratorio.

Attualmente non esiste un trattamento efficace per la SLA e le terapie farmacologiche hanno solo un impatto marginale sulla sopravvivenza dei pazienti. Con l'obiettivo di colmare questa lacuna, un gruppo di ricerca interdisciplinare diretto all'Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) e TU Dresda sta studiando il potenziale dell'utilizzo di campi magnetici per ripristinare i motoneuroni danneggiati.

L’influenza della stimolazione magnetica sulle malattie neuronali è stata ampiamente studiata. Tuttavia, le applicazioni nei nervi periferici sono scarse. In questo ultimo studio, riportato in Celle, i ricercatori hanno valutato se la stimolazione magnetica dei motoneuroni periferici potesse ripristinare i difetti nei motoneuroni derivati ​​​​da cellule staminali di pazienti affetti da SLA con mutazioni nel gene FUS (FUS-ALS).

La squadra – guidata dal fisico Thomas Herrmannsdorfer, biologo cellulare Arun Pal e medico Riccardo Funk, e supportato dai colleghi della TU Dresden e dell'Università di Rostock – hanno generato motoneuroni spinali riprogrammando cellule staminali pluripotenti indotte ottenute da biopsie cutanee di individui sani e pazienti con FUS-ALS. Hanno progettato e fabbricato bobine elettromagnetiche che possono essere utilizzate negli incubatori di colture cellulari e le hanno utilizzate per esporre i motoneuroni a campi magnetici personalizzati.

Ciascuna stimolazione magnetica comprendeva quattro trattamenti consecutivi (diverse ore di durata) utilizzando frequenze di onde quadre molto basse da 2 a 10 Hz. I trattamenti sono stati eseguiti dopo che le cellule avevano maturato per 30-45 giorni in vitro, con le bobine spente nel mezzo. Dopo il trattamento finale, il team ha mantenuto le cellule in coltura per due giorni prima di valutare l’impatto della stimolazione magnetica.

Ripristino dei difetti assonali

I motoneuroni possiedono lunghe sporgenze chiamate assoni, che possono misurare fino a 1 m di lunghezza, che trasportano sostanze e trasmettono informazioni. Le alterazioni nel trasporto degli organelli assonali come i mitocondri e i lisosomi contribuiscono alla degenerazione neuronale nella SLA. Pertanto i ricercatori hanno utilizzato l'imaging di cellule vive e la colorazione immunofluorescente per misurare la motilità di questi organelli nei motoneuroni esposti a campi magnetici.

Per prima cosa hanno esaminato la velocità media degli organelli. L'analisi di tracciamento quantitativo ha rivelato una velocità media distale ridotta sia per i mitocondri che per i lisosomi nei motoneuroni FUS mutanti non trattati rispetto alle cellule di controllo (derivate da donatori sani). L’esposizione ai campi magnetici ha riportato la velocità media dei motoneuroni FUS ai livelli di controllo, con gli effetti migliori osservati utilizzando frequenze molto basse di circa 10 Hz.

Un altro segno distintivo della SLA è una ridotta capacità degli assoni di crescere e rigenerarsi dopo lesioni o durante l’invecchiamento. Tale crescita è cruciale per mantenere la connettività interneuronale attraverso le terminazioni nervose e trasmettere informazioni. Per studiare se la stimolazione magnetica potesse migliorare tali difetti, il team ha utilizzato l’imaging dal vivo di cellule in camere microfluidiche per analizzare la nuova crescita dei coni di crescita assonale dopo l’assotomia (recisione di un assone).

I ricercatori hanno osservato una velocità media di crescita assonale ridotta nei motoneuroni FUS non trattati rispetto alle cellule di controllo. La stimolazione magnetica dei motoneuroni FUS a 10 Hz ha aumentato significativamente la velocità media di crescita fino ai livelli di controllo. I campi magnetici non hanno influenzato la velocità media di crescita nei motoneuroni di controllo.

In numerosi esperimenti, i ricercatori hanno dimostrato che i motoneuroni dei pazienti affetti da SLA rispondono ai campi magnetici, con un trasporto assonale compromesso degli organelli riattivati ​​dalla stimolazione e con il ripristino della rigenerazione assonale. È importante sottolineare che hanno anche dimostrato che le cellule sane non venivano danneggiate dalla stimolazione magnetica.

Gli ultrasuoni potrebbero consentire trattamenti futuri per la malattia dei motoneuroni

Sebbene questi risultati appaiano promettenti, il team evidenzia la necessità di un approccio a lungo termine in vivo studi. “Noi li consideriamo in vitro risultati come un approccio incoraggiante verso una potenziale nuova terapia per la SLA, così come per altre malattie neurogenerative”, afferma Herrmannsdörfer in un comunicato stampa. “Sappiamo anche, tuttavia, che sono necessari studi di follow-up dettagliati per corroborare i nostri risultati”.

Ora lavorando all'interno del ThaXoniano progetto, Herrmannsdörfer e i suoi colleghi stanno pianificando ulteriori studi per ottimizzare i parametri del campo magnetico applicato, comprendere la risposta cellulare a vari stimoli magnetici e testare il trattamento su altri disturbi neurodegenerativi, come il morbo di Parkinson, l'Huntington e l'Alzheimer.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/towards-a-cure-for-als-magnetic-stimulation-restores-impaired-motoneurons/