Mot ett botemedel mot ALS: magnetisk stimulering återställer nedsatta motoneuroner – Physics World

Amyotrofisk lateralskleros (ALS) är en svår obotlig sjukdom där motoneuroner – nervceller i hjärnan och ryggmärgen som skickar signaler till musklerna för att kontrollera rörelser – skadas. Utan fungerande motoneuroner får musklerna inga instruktioner och fungerar inte längre, vilket leder till progressiv förlamning, muskelatrofi och så småningom svikt i andningsorganen.

För närvarande finns det ingen framgångsrik behandling för ALS, med läkemedelsbehandlingar som endast har en marginell inverkan på patienternas överlevnad. I syfte att åtgärda denna brist ledde ett tvärvetenskapligt forskarlag vid Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) Och TU Dresden undersöker potentialen av att använda magnetfält för att återställa försämrade motoneuroner.

Inverkan av magnetisk stimulering på neuronala sjukdomar har undersökts mycket. Applikationer i perifera nerver är dock knappa. I denna senaste studie, rapporterad i Celler, bedömde forskarna huruvida magnetisk stimulering av perifera motoneuroner kunde återställa defekter i stamcellshärledda motoneuroner från ALS-patienter med mutationer i FUS-genen (FUS-ALS).

Teamet – ledd av fysiker Thomas Herrmannsdörfer, cellbiolog Arun Pal och läkare Richard Funk, och med stöd av kollegor vid TU Dresden och University of Rostock – genererade spinala motoneuroner genom omprogrammering av inducerade pluripotenta stamceller erhållna från hudbiopsier av friska individer och patienter med FUS-ALS. De designade och tillverkade elektromagnetiska spolar som kan användas i cellkulturinkubatorer, och använde dessa för att exponera motoneuronerna för skräddarsydda magnetfält.

Varje magnetisk stimulering omfattade fyra på varandra följande behandlingar (flera timmar långa) med mycket låga fyrkantvågsfrekvenser på 2 till 10 Hz. Behandlingarna utfördes efter att cellerna hade mognat i 30 till 45 dagar vitro, med spolarna avstängda emellan. Efter den sista behandlingen höll teamet cellerna i odling i två dagar innan de utvärderade effekten av den magnetiska stimuleringen.

Återställande av axonala defekter

Motoneuroner har långa projektioner som kallas axoner, som kan vara upp till 1 m långa, som transporterar ämnen och överför information. Nedsättningar i transporten av axonala organeller såsom mitokondrier och lysosomer bidrar till neuronal degeneration vid ALS. Således använde forskarna levande cellavbildning och immunfluorescerande färgning för att mäta rörligheten hos dessa organeller i motoneuroner som exponerats för magnetfält.

De undersökte först den genomsnittliga organellhastigheten. Kvantitativ spårningsanalys avslöjade en minskad distal medelhastighet för både mitokondrier och lysosomer i obehandlade muterade FUS-motoneuroner jämfört med kontrollceller (härledda från friska donatorer). Exponering för magnetfält återställde medelhastigheten i FUS-motoneuroner till kontrollnivåer, med de bästa effekterna sett med mycket låga frekvenser på cirka 10 Hz.

Ett annat kännetecken för ALS är en minskad förmåga hos axoner att växa och regenerera efter skador eller under åldrande. Sådan tillväxt är avgörande för att upprätthålla inter-neuronal anslutning över nervändar och överföra information. För att studera om magnetisk stimulering kunde förbättra sådana defekter använde teamet levande avbildning av celler i mikrofluidkamrar för att analysera den nya utväxten av axonala tillväxtkoner efter axotomi (avskärning av ett axon).

Forskarna observerade en minskad genomsnittlig axonal utväxthastighet i obehandlade FUS-motoneuroner jämfört med kontrollceller. Magnetisk stimulering av FUS-motoneuronerna vid 10 Hz ökade signifikant den genomsnittliga utväxthastigheten tillbaka till kontrollnivåer. De magnetiska fälten påverkade inte medelutväxthastigheten i kontrollmotoreuroner.

I många experiment visade forskarna att motoneuroner från ALS-patienter reagerar på magnetfälten, med försämrad axonal transport av organeller återaktiverad genom stimulering och axonal regenerering återställd. Viktigt är att de också visade att friska celler inte skadades av den magnetiska stimuleringen.

Ultraljud kan möjliggöra framtida behandlingar för motorneuronsjukdom

Även om dessa resultat verkar lovande, lyfter teamet fram behovet av långsiktiga och in vivo- studier. "Vi ser på dessa vitro resultat som ett uppmuntrande tillvägagångssätt på vägen mot en potentiell ny terapi för ALS, såväl som andra neurogenerativa sjukdomar”, säger Herrmannsdörfer i ett pressmeddelande. "Vi vet också att det krävs detaljerade uppföljningsstudier för att bekräfta våra resultat."

Arbetar nu inom ThaXonian projekt planerar Herrmannsdörfer och hans kollegor ytterligare studier för att optimera parametrarna för det applicerade magnetfältet, förstå det cellulära svaret på olika magnetiska stimuli och testa behandlingen på andra neurodegenerativa sjukdomar, såsom Parkinsons, Huntingtons och Alzheimers sjukdomar.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Fordon / elbilar, Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• BlockOffsets. Modernisera miljökompensation ägande. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/towards-a-cure-for-als-magnetic-stimulation-restores-impaired-motoneurons/