Μαγνητογενετική: Μια νέα τεχνολογία μπορεί να σταματήσει το τρέμουλο της Νόσου Πάρκινσον

Ερευνητές ανέπτυξαν μια τεχνολογία γονιδιακής θεραπείας που χρησιμοποιεί μαγνητικά πεδία για να ενεργοποιεί και να απενεργοποιεί ομάδες νευρώνων, ελέγχοντας κυκλώματα του εγκεφάλου που επηρεάζονται από τη νόσο του Πάρκινσον. Εκτός από τη νόσο του Πάρκινσον, η τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία τόσο διαφορετικών καταστάσεων όπως η κατάθλιψη, η παχυσαρκία και ο χρόνιος πόνος.

Καθώς η επιστήμη και η τεχνολογία έχουν εξελιχθεί, το ίδιο συμβαίνει και με τις γονιδιακές θεραπείες για τη θεραπεία εγκεφαλικών παθήσεων. Η οπτογενετική, για παράδειγμα, παραδίδει φωτοευαίσθητες πρωτεΐνες σε συγκεκριμένα νευρικά κύτταρα ή νευρώνες, ελέγχοντας τα εγκεφαλικά κυκλώματα ενεργοποιώντας και απενεργοποιώντας τους νευρώνες με τη χρήση φωτός. Απαιτεί όμως ένα εμφύτευμα οπτικών ινών.

Η μαγνητογενετική επιτυγχάνει το ίδιο αποτέλεσμα χρησιμοποιώντας μαγνητικά πεδία. Ερευνητές από την Ιατρική Σχολή Weill Cornell, το Πανεπιστήμιο Rockefeller και την Ιατρική Σχολή Icahn στο Mt. Sinai συνεργάστηκαν για την ανάπτυξη μιας γονιδιακής θεραπείας που χρησιμοποιεί μαγνητικά πεδία για τον ακριβή έλεγχο συγκεκριμένων εγκεφαλικών κυκλωμάτων σε πραγματικό χρόνο, χωρίς να χρειάζεται εμφυτευμένη συσκευή.

«Οραματιζόμαστε ότι η τεχνολογία της μαγνητογενετικής μπορεί κάποτε να χρησιμοποιηθεί προς όφελος των ασθενών σε ένα ευρύ φάσμα κλινικών ρυθμίσεων», δήλωσε ο Michael Kaplitt, καθηγητής και εκτελεστικός αντιπρόεδρος νευρολογικής χειρουργικής στο Weill Cornell και συν-συγγραφέας της μελέτης.

Τα κανάλια ιόντων είναι συγκεκριμένες πρωτεΐνες με χαρακτηριστικά που τους επιτρέπουν να συγκεντρώνονται σε κανάλια. Η λειτουργία των ιοντικών καναλιών είναι να επιτρέπουν σε συγκεκριμένα ανόργανα ιόντα -κυρίως νάτριο (Na+), κάλιο (K+), ασβέστιο (Ca2+) ή χλώριο (Cl-) - να εισέρχονται και να εξέρχονται από ένα κύτταρο μέσω της πλασματικής μεμβράνης. Στους νευρώνες, αυτό επιτρέπει τη μετάδοση ηλεκτρικών σημάτων από τον ένα νευρώνα στον άλλο.

Οι ερευνητές κατασκεύασαν μια πρωτεΐνη ιοντικού καναλιού με ένα πρωτεϊνικό νανοσωματίδιο που προσκολλάται σε μια φυσική πρωτεΐνη παγίδευσης του σιδήρου που ονομάζεται φερριτίνη. Όταν η γονιδιακή θεραπεία παραδίδεται σε μια συγκεκριμένη περιοχή του εγκεφάλου μέσω ελάχιστα επεμβατικής χειρουργικής επέμβασης, ένα επαρκώς ισχυρό μαγνητικό πεδίο ασκεί αρκετή δύναμη στα άτομα σιδήρου που παγιδεύει η φερριτίνη ώστε να ανοίξει ή να κλείσει το ιοντικό κανάλι, ενεργοποιώντας ή απενεργοποιώντας τον νευρώνα.

Στην παρούσα μελέτη, η θεραπεία χορηγήθηκε σε νευρώνες στην περιοχή του ραβδωτού σώματος που ελέγχει την κίνηση σε εγκεφάλους ποντικών. Όταν η μαγνητογενετική τεχνολογία ενεργοποιήθηκε με την έκθεση στο μαγνητικό πεδίο ενός σαρωτή μαγνητικής τομογραφίας (MRI), οι κινήσεις των ποντικών επιβραδύνθηκαν σημαντικά και ακόμη και πάγωσαν.

Σε ένα άλλο πείραμα δοκιμής της έννοιας χρησιμοποιώντας μοντέλα ποντικιών για τη νόσο του Πάρκινσον, οι ερευνητές παρέδωσαν την τεχνολογία σε νευρώνες σε μια περιοχή του εγκεφάλου που ονομάζεται υποθαλαμικός πυρήνας. Στους ανθρώπους, η βαθιά εγκεφαλική διέγερση (DBS) στοχεύει σε αυτή την περιοχή για να μειώσει τις κινητικές διακυμάνσεις ή το τρέμουλο που προκαλεί η πάθηση. Η εφαρμογή ενός μαγνητικού πεδίου για την ενεργοποίηση της τεχνολογίας στα ποντίκια μείωσε σημαντικά τις ανωμαλίες της κίνησης.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η μέθοδος τους λειτούργησε εξίσου καλά χρησιμοποιώντας έναν μικρότερο, λιγότερο ακριβό μαγνήτη από αυτόν που βρίσκεται σε ένα μηχάνημα μαγνητικής τομογραφίας: μια συσκευή διακρανιακής μαγνητικής διέγερσης (TMS) που χρησιμοποιείται για τη θεραπεία ασθενών με κατάθλιψη, ημικρανία και άλλες παθήσεις στην κλινική. Δεν παρατήρησαν κανένα πρόβλημα ασφάλειας με τη μέθοδο τους.

«Το ότι μπορούμε τώρα να κάνουμε κατευθυντικούς χειρισμούς της εγκεφαλικής δραστηριότητας με αυτό το σχετικά απλό σύστημα θα είναι πολύ σημαντικό για να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα τις υποκείμενες αρχές ώστε να βοηθήσουμε στην περαιτέρω προώθηση αυτής της νέας τεχνολογίας», δήλωσε ο Santiago Unda, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο εργαστήριο του Kaplitt και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.

Οι ερευνητές σχεδιάζουν να διερευνήσουν κλινικές εφαρμογές της μαγνητογενετικής τους θεραπείας, συμπεριλαμβανομένων θεραπειών για ψυχιατρικές παθήσεις, ακόμη και για χρόνιο πόνο.

[via]