สู่การรักษา ALS: การกระตุ้นด้วยแม่เหล็กช่วยฟื้นฟู motoneurons ที่บกพร่อง - โลกฟิสิกส์

สู่การรักษา ALS: การกระตุ้นด้วยแม่เหล็กช่วยฟื้นฟู motoneurons ที่บกพร่อง - โลกฟิสิกส์

ประทับเวลา: 5 กรกฎาคม 2023 5:00 น

โธมัส แฮร์มันน์สดอร์เฟอร์ และริชาร์ด ฟังค์
การเปิดใช้งาน motoneurons ที่เสียหายอีกครั้ง Thomas Herrmannsdörfer (ซ้าย) และ Richard Funk กำลังตรวจสอบผลการรักษาของสนามแม่เหล็กต่อเซลล์ประสาทสั่งการที่บกพร่อง (เอื้อเฟื้อโดย: HZDR/Amac Garbe)

เส้นโลหิตตีบด้านข้าง Amyotrophic (ALS) เป็นโรคร้ายแรงที่รักษาไม่หายซึ่ง motoneurons ซึ่งเป็นเซลล์ประสาทในสมองและไขสันหลังที่ส่งสัญญาณไปยังกล้ามเนื้อเพื่อควบคุมการเคลื่อนไหวได้รับความเสียหาย หากไม่มีการทำงานของมอเตอร์นิวรอน กล้ามเนื้อจะไม่ได้รับคำสั่งและไม่ทำงานอีกต่อไป ทำให้เกิดอาการอัมพาตมากขึ้น กล้ามเนื้อลีบ และในที่สุดระบบทางเดินหายใจก็ล้มเหลว

ปัจจุบัน ยังไม่มีการรักษา ALS ที่ประสบความสำเร็จ โดยการรักษาด้วยยามีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อการอยู่รอดของผู้ป่วย เพื่อแก้ไขปัญหาการขาดแคลนนี้ ทีมวิจัยแบบสหวิทยาการมุ่งหน้าไปที่ Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (สวพ.FMXNUMX) and TU Dresden กำลังตรวจสอบศักยภาพของการใช้สนามแม่เหล็กเพื่อฟื้นฟูมอเตอร์นิวรอนที่บกพร่อง

อิทธิพลของการกระตุ้นด้วยแม่เหล็กต่อโรคของเส้นประสาทได้รับการตรวจสอบอย่างกว้างขวาง อย่างไรก็ตามการใช้งานในเส้นประสาทส่วนปลายนั้นหายาก ในการศึกษาล่าสุดนี้ รายงานใน เซลล์นักวิจัยได้ประเมินว่าการกระตุ้นด้วยแม่เหล็กของ motoneurons ส่วนปลายสามารถฟื้นฟูข้อบกพร่องใน motoneurons ที่ได้มาจากเซลล์ต้นกำเนิดจากผู้ป่วย ALS ที่มีการกลายพันธุ์ในยีน FUS (FUS-ALS) หรือไม่

ทีมงาน – นำโดยนักฟิสิกส์ โธมัส แฮร์มานน์สดอร์เฟอร์อรุณ ปาล นักชีววิทยาด้านเซลล์ และแพทย์ ริชาร์ด ฟังก์และได้รับการสนับสนุนจากเพื่อนร่วมงานที่ TU Dresden และ University of Rostock ได้สร้าง motoneurons เกี่ยวกับกระดูกสันหลังโดยการเขียนโปรแกรมใหม่ให้กับเซลล์ต้นกำเนิด pluripotent ที่ได้รับจากการตัดชิ้นเนื้อผิวหนังของบุคคลที่มีสุขภาพดีและผู้ป่วยที่มี FUS-ALS พวกเขาออกแบบและสร้างขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถทำงานในตู้เพาะเลี้ยงเซลล์ และใช้สิ่งเหล่านี้เพื่อทำให้มอเตอร์เซลล์ประสาทสัมผัสกับสนามแม่เหล็กที่ปรับแต่งเอง

การกระตุ้นด้วยแม่เหล็กแต่ละครั้งประกอบด้วยการรักษาสี่ครั้งติดต่อกัน (ระยะเวลาหลายชั่วโมง) โดยใช้ความถี่คลื่นสี่เหลี่ยมที่ต่ำมาก 2 ถึง 10 เฮิรตซ์ การบำบัดถูกดำเนินการหลังจากที่เซลล์เจริญเต็มที่เป็นเวลา 30 ถึง 45 วัน ในหลอดทดลองโดยมีการปิดคอยล์ระหว่างนั้น หลังจากการรักษาขั้นสุดท้าย ทีมงานได้ดูแลรักษาเซลล์ในวัฒนธรรมเป็นเวลาสองวันก่อนจะประเมินผลกระทบของการกระตุ้นด้วยแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กแบบพัลส์สามารถช่วยต่อสู้กับโรคทางระบบประสาทได้
ไปสู่การรักษา สนามแม่เหล็กแบบพัลส์สามารถช่วยต่อสู้กับโรคทางระบบประสาทได้ (เอื้อเฟื้อโดย: HZDR/Sahneweiß)

การฟื้นฟูข้อบกพร่องของแอกซอน

Motoneurons มีเส้นโครงที่ยาวเรียกว่าแอกซอน ซึ่งสามารถวัดได้ยาวถึง 1 เมตร เพื่อลำเลียงสารและส่งข้อมูล ความบกพร่องในการขนส่งของออร์แกเนลล์แอกซอน เช่น ไมโตคอนเดรียและไลโซโซม มีส่วนทำให้เซลล์ประสาทเสื่อมใน ALS ดังนั้นนักวิจัยจึงใช้การถ่ายภาพเซลล์ที่มีชีวิตและการย้อมสีอิมมูโนฟลูออเรสเซนต์เพื่อวัดการเคลื่อนที่ของออร์แกเนลล์เหล่านี้ในเซลล์ประสาทสั่งการที่สัมผัสกับสนามแม่เหล็ก

ขั้นแรกพวกเขาตรวจสอบความเร็วเฉลี่ยของออร์แกเนลล์ การวิเคราะห์การติดตามเชิงปริมาณเผยให้เห็นความเร็วเฉลี่ยส่วนปลายที่ลดลงสำหรับทั้งไมโตคอนเดรียและไลโซโซมในมอเตอร์นิวรอน FUS กลายพันธุ์ที่ไม่ได้รับการรักษาเมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ควบคุม (ที่ได้มาจากผู้บริจาคที่มีสุขภาพดี) การสัมผัสกับสนามแม่เหล็กจะเปลี่ยนความเร็วเฉลี่ยในเซลล์ประสาทสั่งการ FUS กลับไปสู่ระดับการควบคุม โดยให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดที่เห็นได้เมื่อใช้ความถี่ต่ำมากประมาณ 10 เฮิรตซ์

จุดเด่นอีกประการหนึ่งของ ALS คือความสามารถของแอกซอนในการเติบโตและงอกใหม่หลังการบาดเจ็บหรือในช่วงอายุที่ลดลง การเติบโตดังกล่าวมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประสาทผ่านปลายประสาทและการส่งข้อมูล เพื่อศึกษาว่าการกระตุ้นด้วยแม่เหล็กสามารถปรับปรุงข้อบกพร่องดังกล่าวได้หรือไม่ ทีมงานได้ใช้การถ่ายภาพสดของเซลล์ในห้องไมโครฟลูอิดิกเพื่อวิเคราะห์ผลพลอยได้ใหม่ของกรวยการเจริญเติบโตของแอกซอนหลังจากการตัดแอกซอน (การแยกแอกซอน)

นักวิจัยสังเกตเห็นความเร็วเฉลี่ยของการเจริญเติบโตของแอกซอนที่ลดลงใน motoneurons FUS ที่ไม่ได้รับการรักษาเมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ควบคุม การกระตุ้นสนามแม่เหล็กของมอเตอร์นิวรอน FUS ที่ 10 เฮิรตซ์เพิ่มความเร็วผลพลอยได้เฉลี่ยกลับไปสู่ระดับควบคุมอย่างมีนัยสำคัญ สนามแม่เหล็กไม่ส่งผลต่อความเร็วเฉลี่ยของการเจริญเติบโตในเซลล์ประสาทสั่งการ

ในการทดลองจำนวนมาก นักวิจัยแสดงให้เห็นว่า motoneurons จากผู้ป่วย ALS ตอบสนองต่อสนามแม่เหล็ก โดยมีการเคลื่อนย้ายออร์แกเนลล์ของแอกซอนที่บกพร่องซึ่งถูกกระตุ้นอีกครั้งโดยการกระตุ้นและการฟื้นฟูของแอกซอนกลับคืนมา ที่สำคัญยังแสดงให้เห็นว่าเซลล์ที่มีสุขภาพดีไม่ได้รับความเสียหายจากการกระตุ้นด้วยแม่เหล็ก

แม้ว่าการค้นพบนี้มีแนวโน้มที่ดี แต่ทีมงานก็เน้นย้ำถึงความจำเป็นในระยะยาวและ ในร่างกาย การศึกษา “เราถือว่าสิ่งเหล่านี้ ในหลอดทดลอง ผลลัพธ์เป็นแนวทางที่ให้กำลังใจบนเส้นทางสู่การบำบัดแบบใหม่ที่มีศักยภาพสำหรับ ALS เช่นเดียวกับโรคทางระบบประสาทอื่นๆ” Herrmannsdörfer กล่าวในแถลงการณ์ “เรายังรู้ด้วยว่าจำเป็นต้องมีการศึกษาติดตามผลโดยละเอียดเพื่อยืนยันการค้นพบของเรา”

ตอนนี้ทำงานอยู่ใน ธาซอนเนียน Herrmannsdörfer และเพื่อนร่วมงานของเขากำลังวางแผนการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์ของสนามแม่เหล็กที่ใช้ ทำความเข้าใจการตอบสนองของเซลล์ต่อสิ่งเร้าแม่เหล็กต่างๆ และทดสอบการรักษาความผิดปกติของระบบประสาทอื่นๆ เช่น โรคพาร์กินสัน ฮันติงตัน และอัลไซเมอร์

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก โลกฟิสิกส์