Магнитные микрочастицы позволяют дистанционно управлять отдельными клетками мозга

Ученые из Университетского колледжа Лондона (UCL) продемонстрировали на грызунах новый тип «микромагнита», который может работать как миниатюрный механический переключатель для включения сенсорно-чувствительных клеток, предлагая новый метод управления определенными областями мозга.

Есть параллели между этим прорывом и другой захватывающей областью исследований, сосредоточенной на тщательном контроле клеток в организме - оптогенетикой. Этот метод включает в себя вставку генов в регулярные клетки, чтобы сделать их чувствительными к свету, что позволяет стимулировать их для лечения паралича, облегчения боли и восстановления зрения.

Хотя были истории успеха, такие как случай, когда оптогенетика впервые использовалась для частичного восстановления зрения у человека в прошлом году, адаптация технологии для клинического применения оказалась сложной из-за необходимости генетической модификации клеток. Команда UCL придумала другой способ контроля активности мозга, который не включает такие меры.

«Наша новая технология использует магнитные частицы и магниты для дистанционного и точного управления активностью клеток мозга и, что важно, делает это без введения в мозг каких-либо устройств или чужеродных генов», — сказал ведущий исследователь доктор Ичао Ю.

Магнитоцентрический подход команды предполагает нацеливание на клетки головного мозга - астроциты, которые живут между кровеносными сосудами и нервными клетками мозга и снабжают нейроны метаболической и структурной поддержкой, а также регулируют активность нейронных цепей. К счастью для ученых, они также чувствительны к прикосновениям.

«Поскольку астроциты чувствительны к прикосновению, дополнение их магнитными частицами означает возможность дать клеткам крошечный толчок снаружи тела с помощью магнита и, таким образом, контролировать их функцию», — сказал старший автор, профессор Марк Литгоу. «Эта способность дистанционное управление астроцитами предоставляет новый инструмент для понимания их функций и может иметь потенциал для лечения расстройств мозга и настроения, включая депрессию».

Команда назвала свою технологию «магнитомеханической стимуляцией» (MMS) и использует крошечные магнитные частицы, покрытые антителами. Это приводит к тому, что они избирательно связываются с астроцитами, что было продемонстрировано с помощью инъекций в целевые области мозга у крыс, а затем включалось путем размещения магнитного устройства возле головы, вне тела. Это, в свою очередь, активировало ряд сигнальных путей, которые регулируют широкий спектр функций мозга.

«Возможность контролировать астроциты головного мозга с помощью магнитного поля дает исследователям новый инструмент для изучения функции этих клеток в норме и при заболеваниях, что может быть важно для будущей разработки новых и эффективных методов лечения некоторых распространенных неврологических расстройств, таких как эпилепсия и инсульт», — сказал Литгоу.

Кроме того, магнитные частицы также подсвечиваются при МРТ-сканировании, что позволяет команде очень точно отслеживать их местоположение в мозгу. Это, в сочетании с неинвазивным характером технологии, вселяет в ученых большой оптимизм в отношении возможностей.

«Мы очень рады этой технологии из-за ее клинического потенциала», сказал Литгоу. «В отличие от существующих методов, MMS использует преимущество чувствительности определенных клеток мозга к прикосновению, поэтому не требуется ни генетической модификации, ни имплантации устройства».

Исследование было опубликовано в журнале Advanced Science.