ALS 치료를 위해: 자기 자극으로 손상된 운동신경을 회복시키다 – Physics World

근위축성 측삭 경화증(ALS)은 움직임을 제어하기 위해 근육에 신호를 보내는 뇌와 척수의 신경 세포인 운동신경세포가 손상되는 심각한 불치 질환입니다. 작동하는 운동뉴런이 없으면 근육은 지시를 받지 못하고 더 이상 작동하지 않아 진행성 마비, 근육 위축 및 결국에는 호흡 시스템의 부전으로 이어집니다.

현재 ALS에 대한 성공적인 치료법은 없으며 약물 요법은 환자 생존에 미미한 영향만 미칩니다. 이 부족함을 해결하기 위해 Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(HZDR) and TU 드레스덴 손상된 운동 뉴런을 복구하기 위해 자기장을 사용할 가능성을 조사하고 있습니다.

신경 질환에 대한 자기 자극의 영향은 광범위하게 조사되었습니다. 그러나 말초 신경에서의 적용은 드물다. 이 최신 연구에서 보고된 셀, 연구자들은 말초 운동 뉴런의 자기 자극이 FUS 유전자(FUS-ALS)에 돌연변이가 있는 ALS 환자의 줄기 세포 유래 운동 뉴런의 결함을 복원할 수 있는지 여부를 평가했습니다.

팀 – 물리학자가 이끄는 팀 토마스 헤르만스되르퍼, 세포 생물학자 Arun Pal 및 의사 리차드 펑크, 그리고 TU Dresden과 Rostock 대학 동료들의 지원을 받아 건강한 개인과 FUS-ALS 환자의 피부 생검에서 얻은 유도 만능 줄기 세포를 재프로그래밍하여 척추 운동 신경 세포를 생성했습니다. 그들은 세포 배양 인큐베이터에서 작동할 수 있는 전자기 코일을 설계하고 제작했으며, 이를 사용하여 운동 뉴런을 맞춤형 자기장에 노출시켰습니다.

각 자기 자극은 2~10Hz의 매우 낮은 구형파 주파수를 사용하는 30개의 연속 치료(지속 시간 몇 시간)로 구성되었습니다. 처리는 세포가 45~XNUMX일 동안 성숙된 후에 수행되었습니다. 체외에서, 사이에 코일이 꺼진 상태에서. 최종 처리 후 팀은 자기 자극의 영향을 평가하기 전에 이틀 동안 세포를 배양 상태로 유지했습니다.

축삭 결함 복원

운동뉴런은 축색돌기라고 불리는 긴 돌기를 가지고 있는데, 길이가 1m까지 측정될 수 있으며 물질을 운반하고 정보를 전달합니다. 미토콘드리아 및 리소좀과 같은 축삭 소기관의 수송 장애는 ALS의 신경 변성에 기여합니다. 따라서 연구원들은 자기장에 노출된 운동뉴런에서 이러한 소기관의 운동성을 측정하기 위해 살아있는 세포 이미징과 면역 형광 염색을 사용했습니다.

그들은 먼저 평균 소기관 속도를 조사했습니다. 정량적 추적 분석은 대조군 세포(건강한 기증자로부터 유래)와 비교하여 처리되지 않은 돌연변이 FUS 운동뉴런에서 미토콘드리아와 리소좀 둘 다에 대한 원위 평균 속도 감소를 나타냈습니다. 자기장에 대한 노출은 FUS 운동뉴런의 평균 속도를 제어 수준으로 되돌렸으며 약 10Hz의 매우 낮은 주파수에서 가장 좋은 효과가 나타났습니다.

ALS의 또 다른 특징은 부상 후 또는 노화 중에 성장하고 재생하는 축삭의 능력이 감소한다는 것입니다. 이러한 성장은 신경 종말에 걸쳐 신경 세포 간 연결을 유지하고 정보를 전송하는 데 중요합니다. 자기 자극이 이러한 결함을 개선할 수 있는지 여부를 연구하기 위해 팀은 축삭 절개(축삭 절단) 후 축삭 성장 원뿔의 새로운 파생물을 분석하기 위해 미세 유체 챔버에서 세포의 라이브 이미징을 사용했습니다.

연구자들은 대조군 세포와 비교하여 처리되지 않은 FUS 운동뉴런에서 감소된 평균 축삭 성장 속도를 관찰했습니다. 10Hz에서 FUS 운동뉴런의 자기 자극은 평균 성장 속도를 대조군 수준으로 크게 증가시켰습니다. 자기장은 제어 운동 뉴런의 평균 성장 속도에 영향을 미치지 않았습니다.

수많은 실험에서 연구자들은 ALS 환자의 운동뉴런이 자극에 의해 재활성화되고 축삭 재생이 복원된 소기관의 손상된 축삭 수송과 함께 자기장에 반응한다는 것을 보여주었습니다. 중요한 것은 건강한 세포가 자기 자극에 의해 손상되지 않는다는 것입니다.

초음파는 운동 신경 질환에 대한 미래의 치료를 가능하게 할 수 있습니다.

이러한 결과가 유망해 보이지만 팀은 장기적이고 생체내에서 연구. “우리는 이것들을 체외에서 결과는 ALS 및 기타 신경 생성 질환에 대한 잠재적인 새로운 치료법으로 가는 길에 대한 고무적인 접근 방식입니다. "그러나 우리는 또한 우리의 발견을 확증하기 위해 상세한 후속 연구가 필요하다는 것을 알고 있습니다."

지금은 타소니아어 프로젝트에서 Herrmannsdörfer와 그의 동료들은 적용된 자기장의 매개변수를 최적화하고 다양한 자기 자극에 대한 세포 반응을 이해하고 파킨슨병, 헌팅턴병 및 알츠하이머병과 같은 다른 신경퇴행성 장애에 대한 치료법을 테스트하기 위한 추가 연구를 계획하고 있습니다.

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