Hướng tới cách chữa bệnh ALS: kích thích từ tính phục hồi tế bào thần kinh vận động bị suy yếu – Physics World

Hướng tới cách chữa bệnh ALS: kích thích từ tính phục hồi tế bào thần kinh vận động bị suy yếu – Physics World

Dấu thời gian: 5:2023 sáng ngày 5 tháng 00 năm XNUMX

Thomas Herrmannsdörfer và Richard Funk
Kích hoạt lại các tế bào thần kinh vận động bị hư hỏng Thomas Herrmannsdörfer (trái) và Richard Funk đang nghiên cứu tác dụng điều trị của từ trường đối với các tế bào thần kinh vận động bị suy yếu. (Được phép: HZDR/Amac Garbe)

Bệnh xơ cứng teo cơ một bên (ALS) là một chứng rối loạn nghiêm trọng không thể chữa khỏi, trong đó tế bào thần kinh vận động – tế bào thần kinh trong não và tủy sống gửi tín hiệu đến cơ để kiểm soát chuyển động – bị tổn thương. Nếu không có tế bào thần kinh vận động hoạt động, các cơ không nhận được hướng dẫn và không còn hoạt động, dẫn đến tê liệt tiến triển, teo cơ và cuối cùng là suy hô hấp.

Hiện tại, chưa có phương pháp điều trị thành công nào cho bệnh ALS, các liệu pháp điều trị bằng thuốc chỉ có tác động không đáng kể đến khả năng sống sót của bệnh nhân. Nhằm giải quyết sự thiếu hụt này, một nhóm nghiên cứu liên ngành đứng đầu tại Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) Và TU Dresden đang nghiên cứu tiềm năng của việc sử dụng từ trường để khôi phục các tế bào thần kinh vận động bị suy yếu.

Ảnh hưởng của kích thích từ trường lên các bệnh thần kinh đã được nghiên cứu rộng rãi. Tuy nhiên, các ứng dụng trong dây thần kinh ngoại biên còn khan hiếm. Trong nghiên cứu mới nhất này, được báo cáo trong Tế bàoCác nhà nghiên cứu đã đánh giá liệu kích thích từ tính của tế bào thần kinh vận động ngoại vi có thể khôi phục các khiếm khuyết ở tế bào thần kinh vận động có nguồn gốc từ tế bào gốc ở bệnh nhân ALS bị đột biến gen FUS (FUS-ALS) hay không.

Nhóm – đứng đầu là nhà vật lý Thomas Herrmannsdörfer, nhà sinh học tế bào Arun Pal và bác sĩ Richard Funkvà được hỗ trợ bởi các đồng nghiệp tại TU Dresden và Đại học Rostock – đã tạo ra các tế bào thần kinh vận động cột sống bằng cách lập trình lại các tế bào gốc đa năng cảm ứng thu được từ sinh thiết da của những người khỏe mạnh và bệnh nhân mắc FUS-ALS. Họ đã thiết kế và chế tạo các cuộn dây điện từ có thể hoạt động trong tủ nuôi cấy tế bào và sử dụng chúng để cho các tế bào thần kinh vận động tiếp xúc với từ trường phù hợp.

Mỗi kích thích từ trường bao gồm bốn lần điều trị liên tiếp (kéo dài vài giờ) sử dụng tần số sóng vuông rất thấp từ 2 đến 10 Hz. Các phương pháp điều trị được thực hiện sau khi tế bào trưởng thành từ 30 đến 45 ngày ống nghiệm, với các cuộn dây được tắt ở giữa. Sau lần điều trị cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã nuôi cấy tế bào trong hai ngày trước khi đánh giá tác động của kích thích từ tính.

Từ trường xung có thể giúp chống lại các bệnh thoái hóa thần kinh
Hướng tới một phương pháp chữa bệnh Từ trường xung có thể giúp chống lại các bệnh thoái hóa thần kinh (Được phép: HZDR/Sahneweiß)

Phục hồi các khuyết tật sợi trục

Tế bào thần kinh vận động có các phần nhô ra dài gọi là sợi trục, có thể dài tới 1 m để vận chuyển các chất và truyền thông tin. Sự suy giảm trong việc vận chuyển các bào quan sợi trục như ty thể và lysosome góp phần gây thoái hóa tế bào thần kinh ở bệnh ALS. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã sử dụng hình ảnh tế bào sống và nhuộm huỳnh quang miễn dịch để đo khả năng vận động của các bào quan này trong các tế bào thần kinh vận động tiếp xúc với từ trường.

Đầu tiên họ kiểm tra tốc độ cơ quan trung bình. Phân tích theo dõi định lượng cho thấy tốc độ trung bình ở xa giảm đối với cả ty thể và lysosome trong các tế bào thần kinh vận động FUS đột biến không được điều trị so với các tế bào đối chứng (có nguồn gốc từ các nhà tài trợ khỏe mạnh). Việc tiếp xúc với từ trường đã hoàn nguyên tốc độ trung bình trong tế bào thần kinh vận động FUS về mức kiểm soát, với hiệu ứng tốt nhất được thấy khi sử dụng tần số rất thấp khoảng 10 Hz.

Một dấu hiệu khác của ALS là khả năng phát triển và tái tạo của sợi trục bị suy giảm sau chấn thương hoặc trong quá trình lão hóa. Sự tăng trưởng như vậy rất quan trọng để duy trì kết nối giữa các tế bào thần kinh giữa các đầu dây thần kinh và truyền thông tin. Để nghiên cứu xem liệu kích thích từ có thể cải thiện những khiếm khuyết như vậy hay không, nhóm nghiên cứu đã sử dụng hình ảnh trực tiếp của các tế bào trong buồng vi lỏng để phân tích sự phát triển mới của các tế bào hình nón phát triển sợi trục sau khi cắt nách (cắt đứt một sợi trục).

Các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy tốc độ phát triển sợi trục trung bình giảm ở các tế bào thần kinh vận động FUS không được điều trị so với các tế bào đối chứng. Kích thích từ tính của các tế bào thần kinh vận động FUS ở tần số 10 Hz làm tăng đáng kể tốc độ phát triển trung bình trở lại mức kiểm soát. Từ trường không ảnh hưởng đến tốc độ phát triển trung bình của tế bào thần kinh vận động điều khiển.

Trong nhiều thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng tế bào thần kinh vận động của bệnh nhân ALS phản ứng với từ trường, với sự vận chuyển sợi trục của các bào quan bị suy yếu được kích hoạt lại bằng cách kích thích và quá trình tái tạo sợi trục được phục hồi. Điều quan trọng là họ cũng chứng minh được rằng các tế bào khỏe mạnh không bị tổn thương do kích thích từ trường.

Mặc dù những phát hiện này có vẻ đầy hứa hẹn nhưng nhóm nghiên cứu nhấn mạnh sự cần thiết phải có trong cơ thể học. “Chúng tôi coi những điều này ống nghiệm Herrmannsdörfer cho biết trong một thông cáo báo chí: kết quả là một cách tiếp cận đáng khích lệ trên con đường hướng tới một liệu pháp mới tiềm năng cho bệnh ALS, cũng như các bệnh thần kinh khác. “Tuy nhiên, chúng tôi cũng biết rằng cần phải có những nghiên cứu tiếp theo chi tiết để chứng thực những phát hiện của chúng tôi.”

Hiện đang làm việc trong ThaXonian Dự án, Herrmannsdörfer và các đồng nghiệp của ông đang lên kế hoạch nghiên cứu sâu hơn để tối ưu hóa các thông số của từ trường ứng dụng, hiểu phản ứng của tế bào với các kích thích từ tính khác nhau và thử nghiệm phương pháp điều trị đối với các rối loạn thoái hóa thần kinh khác, chẳng hạn như bệnh Parkinson, Huntington và Alzheimer.

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý