ALS の治療に向けて: 磁気刺激により障害のある運動ニューロンが回復 – Physics World

筋萎縮性側索硬化症（ALS）は、運動ニューロン（運動を制御するために筋肉に信号を送る脳および脊髄の神経細胞）が損傷される重篤な不治の疾患です。 運動ニューロンが機能しないと、筋肉は指示を受け取らず、機能しなくなり、進行性の麻痺、筋萎縮、そして最終的には呼吸器系の不全につながります。

現在、ALS の治療法は成功しておらず、薬物療法は患者の生存にわずかな影響しか与えていません。 この不足に対処することを目指して、ドレスデン・ロッセンドルフのヘルムホルツツェントルムを率いる学際的な研究チームが発足しました（HZDR）と TUドレスデン 磁場を使用して障害のある運動ニューロンを回復する可能性を研究しています。

神経疾患に対する磁気刺激の影響は広く研究されています。 しかし、末梢神経への応用はほとんどありません。 この最新の研究では、 細胞研究者らは、末梢運動ニューロンの磁気刺激が、FUS遺伝子（FUS-ALS）に変異を持つALS患者の幹細胞由来運動ニューロンの欠損を修復できるかどうかを評価した。

物理学者が率いるチーム トーマス・ヘルマンスドルファー、細胞生物学者のアルン・パル、医師 リチャードファンクドレスデン工科大学とロストック大学の同僚らの支援を受け、健康な個人とFUS-ALS患者の皮膚生検から得られた人工多能性幹細胞を再プログラムすることによって脊髄運動ニューロンを生成した。 彼らは、細胞培養インキュベーター内で動作できる電磁コイルを設計および製造し、これらを使用して運動ニューロンを調整された磁場に曝露しました。

各磁気刺激は、2 ～ 10 Hz の非常に低い方形波周波数を使用した 30 回の連続治療 (持続時間は数時間) で構成されています。 細胞が45〜XNUMX日間成熟した後に処理が行われました。 ビトロ、途中でコイルがオフになります。 最終処理後、チームは磁気刺激の影響を評価する前に細胞を XNUMX 日間培養状態に維持しました。

軸索欠損の修復

運動ニューロンは、物質を輸送し、情報を伝達する軸索と呼ばれる長い突起を持ち、長さは最大 1 m にも達します。 ミトコンドリアやリソソームなどの軸索小器官の輸送障害は、ALS における神経変性の一因となります。 そこで研究者らは、生細胞イメージングと免疫蛍光染色を使用して、磁場に曝露された運動ニューロンにおけるこれらの細胞小器官の運動性を測定した。

彼らはまず、細胞小器官の平均速度を調べた。 定量的追跡分析により、未処理の変異体 FUS 運動ニューロンでは、対照細胞 (健康なドナー由来) と比較して、ミトコンドリアとリソソームの両方の遠位平均速度が低下していることが明らかになりました。 磁場に曝露すると、FUS 運動ニューロンの平均速度が制御レベルに戻り、約 10 Hz の非常に低い周波数を使用すると最良の効果が見られました。

ALS のもう XNUMX つの特徴は、損傷後または加齢によって軸索の成長および再生する能力が低下することです。 このような成長は、神経終末にわたるニューロン間の接続を維持し、情報を伝達するために重要です。 磁気刺激がそのような欠陥を改善できるかどうかを研究するために、研究チームはマイクロ流体チャンバー内の細胞のライブイメージングを使用して、軸索切断（軸索の切断）後の軸索成長円錐の新たな伸長を分析した。

研究者らは、未処理の FUS 運動ニューロンでは、対照細胞と比較して平均軸索伸長速度が低下していることを観察しました。 FUS 運動ニューロンを 10 Hz で磁気刺激すると、平均伸長速度が大幅に増加し、対照レベルに戻りました。 磁場は、対照運動ニューロンの平均伸長速度に影響を与えなかった。

研究者らは数多くの実験で、ALS患者の運動ニューロンが磁場に反応し、損傷した細胞小器官の軸索輸送が刺激によって再活性化され、軸索の再生が回復することを示した。 重要なのは、健康な細胞は磁気刺激によって損傷を受けないことも実証したことです。

超音波は運動ニューロン疾患の将来の治療を可能にする可能性がある

これらの発見は有望であるように見えますが、研究チームは長期的な研究の必要性を強調しています。 インビボの 勉強します。 「私たちはこれらを考慮します ビトロ この結果は、ALS やその他の神経変性疾患に対する潜在的な新規治療法への有望なアプローチとしての結果をもたらしました」とヘルマンスドルファー氏はプレス声明で述べている。 「しかし、我々の発見を裏付けるには詳細な追跡調査が必要であることも分かっています。」

現在、その中で働いています タクソニアン このプロジェクトにおいて、ヘルマンスドルファー氏らは、印加磁場のパラメータを最適化し、さまざまな磁気刺激に対する細胞反応を理解し、パーキンソン病、ハンチントン病、アルツハイマー病などの他の神経変性疾患の治療法をテストするためのさらなる研究を計画している。

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