W kierunku lekarstwa na ALS: stymulacja magnetyczna przywraca uszkodzone neurony ruchowe – Świat Fizyki

Stwardnienie zanikowe boczne (ALS) to ciężka, nieuleczalna choroba, w której neurony ruchowe – komórki nerwowe w mózgu i rdzeniu kręgowym, które wysyłają sygnały do ​​mięśni w celu kontrolowania ruchu – są uszkodzone. Bez funkcjonujących neuronów ruchowych mięśnie nie otrzymują instrukcji i przestają pracować, co prowadzi do postępującego paraliżu, zaniku mięśni i ostatecznie do niewydolności układu oddechowego.

Obecnie nie ma skutecznego leczenia ALS, a farmakoterapia ma jedynie marginalny wpływ na przeżycie pacjenta. Chcąc zaradzić temu brakowi, interdyscyplinarny zespół badawczy kierowany w Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) i TU Drezno bada potencjał wykorzystania pól magnetycznych do odbudowy uszkodzonych neuronów ruchowych.

Wpływ stymulacji magnetycznej na choroby neuronów był szeroko badany. Jednak zastosowania w nerwach obwodowych są rzadkie. W tym najnowszym badaniu, opublikowanym w Komórkinaukowcy ocenili, czy stymulacja magnetyczna obwodowych neuronów ruchowych może przywrócić defekty neuronów ruchowych pochodzących z komórek macierzystych pacjentów z ALS z mutacjami w genie FUS (FUS-ALS).

Zespół – kierowany przez fizyka Thomasa Herrmannsdörfera, biolog komórkowy Arun Pal i lekarz Ryszard Funki wspierany przez kolegów z TU Dresden i University of Rostock – wygenerował rdzeniowe neurony ruchowe poprzez przeprogramowanie indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych uzyskanych z biopsji skóry zdrowych osób i pacjentów z FUS-ALS. Zaprojektowali i wyprodukowali cewki elektromagnetyczne, które mogą działać w inkubatorach do hodowli komórek, i wykorzystali je do wystawienia neuronów ruchowych na dostosowane pola magnetyczne.

Każda stymulacja magnetyczna składała się z czterech kolejnych zabiegów (trwających kilka godzin) przy użyciu bardzo niskich częstotliwości fali prostokątnej od 2 do 10 Hz. Zabiegi wykonywano po dojrzewaniu komórek przez 30 do 45 dni in vitro, z cewkami wyłączonymi pomiędzy. Po ostatnim zabiegu zespół utrzymywał komórki w hodowli przez dwa dni przed oceną wpływu stymulacji magnetycznej.

Przywracanie defektów aksonalnych

Neurony ruchowe posiadają długie wypustki zwane aksonami, które mogą mierzyć do 1 m długości, które transportują substancje i przekazują informacje. Upośledzenie transportu organelli aksonalnych, takich jak mitochondria i lizosomy, przyczynia się do degeneracji neuronów w ALS. Dlatego naukowcy wykorzystali obrazowanie żywych komórek i barwienie immunofluorescencyjne do pomiaru ruchliwości tych organelli w neuronach ruchowych wystawionych na działanie pól magnetycznych.

Najpierw zbadali średnią prędkość organelli. Ilościowa analiza śledzenia ujawniła zmniejszoną dystalną średnią prędkość zarówno dla mitochondriów, jak i lizosomów w nieleczonych zmutowanych neuronach ruchowych FUS w porównaniu z komórkami kontrolnymi (pochodzącymi od zdrowych dawców). Ekspozycja na pola magnetyczne przywróciła średnią prędkość neuronów ruchowych FUS z powrotem do poziomów kontrolnych, przy czym najlepsze efekty zaobserwowano przy bardzo niskich częstotliwościach około 10 Hz.

Inną cechą charakterystyczną ALS jest zmniejszona zdolność aksonów do wzrostu i regeneracji po urazach lub podczas starzenia. Taki wzrost ma kluczowe znaczenie dla utrzymania łączności między neuronami między zakończeniami nerwowymi i przekazywania informacji. Aby zbadać, czy stymulacja magnetyczna może poprawić takie defekty, zespół wykorzystał obrazowanie na żywo komórek w komorach mikroprzepływowych w celu przeanalizowania nowego wzrostu stożków wzrostu aksonów po aksotomii (przecięciu aksonu).

Naukowcy zaobserwowali zmniejszoną średnią prędkość wzrostu aksonów w nieleczonych neuronach ruchowych FUS w porównaniu z komórkami kontrolnymi. Stymulacja magnetyczna neuronów ruchowych FUS przy 10 Hz znacznie zwiększyła średnią prędkość wzrostu z powrotem do poziomów kontrolnych. Pola magnetyczne nie wpłynęły na średnią prędkość wzrostu kontrolnych neuronów ruchowych.

W licznych eksperymentach naukowcy wykazali, że neurony ruchowe pacjentów z ALS reagują na pola magnetyczne, zaburzając transport aksonalny organelli reaktywowanych przez stymulację i przywróconą regenerację aksonów. Co ważne, wykazali również, że zdrowe komórki nie zostały uszkodzone przez stymulację magnetyczną.

Ultradźwięki mogą umożliwić przyszłe leczenie choroby neuronu ruchowego

Chociaż odkrycia te wydają się obiecujące, zespół podkreśla potrzebę długoterminowych i in vivo studia. „Uważamy te in vitro wyniki jako zachęcające podejście na ścieżce do potencjalnej nowej terapii ALS, a także innych chorób neurogeneracyjnych”, mówi Herrmannsdörfer w oświadczeniu prasowym. „Wiemy jednak również, że szczegółowe badania uzupełniające są wymagane w celu potwierdzenia naszych ustaleń”.

Teraz pracuje w ramach ThaXonian projektu Herrmannsdörfer i jego współpracownicy planują dalsze badania w celu optymalizacji parametrów zastosowanego pola magnetycznego, zrozumienia odpowiedzi komórkowej na różne bodźce magnetyczne i przetestowania leczenia innych chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Parkinsona, choroba Huntingtona i choroba Alzheimera.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Motoryzacja / pojazdy elektryczne, Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Przesunięcia bloków. Modernizacja własności offsetu środowiskowego. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/towards-a-cure-for-als-magnetic-stimulation-restores-impaired-motoneurons/