Op weg naar een remedie voor ALS: magnetische stimulatie herstelt aangetaste motorneuronen - Physics World

Amyotrofische laterale sclerose (ALS) is een ernstige, ongeneeslijke aandoening waarbij motoneuronen – zenuwcellen in de hersenen en het ruggenmerg die signalen naar de spieren sturen om bewegingen te controleren – beschadigd raken. Zonder functionerende motoneuronen ontvangen de spieren geen instructies en werken ze niet meer, wat leidt tot progressieve verlamming, spieratrofie en uiteindelijk het falen van het ademhalingssysteem.

Momenteel bestaat er geen succesvolle behandeling voor ALS, waarbij medicamenteuze therapieën slechts een marginale impact hebben op de overleving van de patiënt. Om dit tekort aan te pakken, heeft een interdisciplinair onderzoeksteam onder leiding van het Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) en TU Dresden onderzoekt het potentieel van het gebruik van magnetische velden om beschadigde motorneuronen te herstellen.

De invloed van magnetische stimulatie op neuronale ziekten is uitgebreid onderzocht. Toepassingen in perifere zenuwen zijn echter schaars. In dit laatste onderzoek, gerapporteerd in Cellenbeoordeelden de onderzoekers of magnetische stimulatie van perifere motoneuronen defecten in uit stamcellen afkomstige motoneuronen van ALS-patiënten met mutaties in het FUS-gen (FUS-ALS) zou kunnen herstellen.

Het team – onder leiding van een natuurkundige Thomas Hermannsdörfer, celbioloog Arun Pal en arts Richard Funk, en ondersteund door collega's aan de TU Dresden en de Universiteit van Rostock – gegenereerde spinale motoneuronen door het herprogrammeren van geïnduceerde pluripotente stamcellen verkregen uit huidbiopten van gezonde individuen en patiënten met FUS-ALS. Ze ontwierpen en vervaardigden elektromagnetische spoelen die kunnen worden gebruikt in incubators voor celkweek, en gebruikten deze om de motoneuronen bloot te stellen aan op maat gemaakte magnetische velden.

Elke magnetische stimulatie bestond uit vier opeenvolgende behandelingen (met een duur van meerdere uren) waarbij gebruik werd gemaakt van zeer lage blokgolffrequenties van 2 tot 10 Hz. De behandelingen werden uitgevoerd nadat de cellen 30 tot 45 dagen waren gerijpt in vitro, met tussendoor de spoelen uitgeschakeld. Na de laatste behandeling hield het team de cellen twee dagen in kweek voordat ze de impact van de magnetische stimulatie beoordeelden.

Herstellen van axonale defecten

Motoneuronen bezitten lange projecties, axonen genaamd, die tot 1 meter lang kunnen worden, die stoffen transporteren en informatie doorgeven. Stoornissen in het transport van axonale organellen zoals mitochondriën en lysosomen dragen bij aan neuronale degeneratie bij ALS. Daarom gebruikten de onderzoekers live cell imaging en immunofluorescentiekleuring om de beweeglijkheid van deze organellen in motoneuronen te meten die werden blootgesteld aan magnetische velden.

Ze onderzochten eerst de gemiddelde organelsnelheid. Kwantitatieve trackinganalyse onthulde een verlaagde distale gemiddelde snelheid voor zowel mitochondria als lysosomen in onbehandelde mutante FUS-motoneuronen vergeleken met controlecellen (afgeleid van gezonde donoren). Blootstelling aan magnetische velden bracht de gemiddelde snelheid in FUS-motorneuronen terug naar controleniveaus, waarbij de beste effecten werden waargenomen bij zeer lage frequenties van ongeveer 10 Hz.

Een ander kenmerk van ALS is een verminderd vermogen van axonen om te groeien en te regenereren na verwondingen of tijdens veroudering. Een dergelijke groei is cruciaal voor het behouden van de interneuronale connectiviteit tussen zenuwuiteinden en het verzenden van informatie. Om te onderzoeken of magnetische stimulatie dergelijke defecten zou kunnen verbeteren, gebruikte het team live beeldvorming van cellen in microfluïdische kamers om de nieuwe uitgroei van axonale groeikegels na axotomie (het doorsnijden van een axon) te analyseren.

De onderzoekers observeerden een verminderde gemiddelde axonale uitgroeisnelheid bij onbehandelde FUS-motorneuronen vergeleken met controlecellen. Magnetische stimulatie van de FUS-motorneuronen bij 10 Hz verhoogde de gemiddelde uitgroeisnelheid aanzienlijk, terug naar controleniveaus. De magnetische velden hadden geen invloed op de gemiddelde uitgroeisnelheid van controlemotorneuronen.

In talrijke experimenten toonden de onderzoekers aan dat motoneuronen van ALS-patiënten reageren op de magnetische velden, waarbij het verstoorde axonale transport van organellen gereactiveerd wordt door stimulatie en de axonale regeneratie hersteld wordt. Belangrijk is dat ze ook aantoonden dat gezonde cellen niet werden beschadigd door de magnetische stimulatie.

Echografie zou toekomstige behandelingen voor motorneuronziekten mogelijk kunnen maken

Hoewel deze bevindingen veelbelovend lijken, benadrukt het team de noodzaak van langetermijn- en in vivo studies. “Wij beschouwen deze in vitro resultaten als een bemoedigende benadering op weg naar een potentiële nieuwe therapie voor ALS, evenals voor andere neurogeneratieve ziekten”, zegt Herrmannsdörfer in een persverklaring. “We weten echter ook dat gedetailleerde vervolgstudies nodig zijn om onze bevindingen te bevestigen.”

Nu werkzaam binnen de ThaXonisch project plannen Herrmannsdörfer en zijn collega's verdere studies om de parameters van het toegepaste magnetische veld te optimaliseren, de cellulaire respons op verschillende magnetische stimuli te begrijpen en de behandeling te testen op andere neurodegeneratieve aandoeningen, zoals de ziekte van Parkinson, Huntington en Alzheimer.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. Automotive / EV's, carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• BlockOffsets. Eigendom voor milieucompensatie moderniseren. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/towards-a-cure-for-als-magnetic-stimulation-restores-impaired-motoneurons/