Elektrische diepe hersenstimulatie (DBS) is een beproefde methode voor de behandeling van verstoorde bewegingen bij de ziekte van Parkinson. Het implanteren van elektroden in de hersenen van een persoon is echter een invasieve en onnauwkeurige manier om zenuwcellen te stimuleren. Onderzoekers rapporteren in Nano Letters over een nieuwe toepassing voor de techniek, magnetogenetica genaamd, die gebruik maakt van zeer kleine magneten om draadloos specifieke, gen-bewerkte zenuwcellen in de hersenen te activeren. De behandeling verlichtte effectief de motorische symptomen bij muizen zonder het omliggende hersenweefsel te beschadigen.

Bij traditionele DBS verzendt een batterijpakket extern elektrische signalen via draden, waardoor zenuwcellen worden geactiveerd in een gebied van de hersenen dat de subthalamische kern (STN) wordt genoemd. STN-activering kan de motorische symptomen van de ziekte van Parkinson verlichten, waaronder trillingen, traagheid, stijfheid en onwillekeurige bewegingen.

Omdat de mogelijke bijwerkingen, waaronder hersenbloedingen en weefselschade, echter ernstig kunnen zijn, wordt DBS meestal gereserveerd voor mensen die de ziekte van Parkinson in een vergevorderd stadium hebben of wanneer de symptomen niet langer beheersbaar zijn met medicijnen.

In een stap richting een minder invasieve behandeling hebben onderzoekers Minsuk Kwak en Jinwoo Cheon samen met hun collega's een draadloze methode ontwikkeld om motorische stoornissen bij mensen met de ziekte van Parkinson effectief te verminderen.

Voor hun draadloze techniek hebben de onderzoekers magneten op nanoschaal gelabeld met antilichamen om de moleculen te helpen "plakken" aan het oppervlak van STN-zenuwcellen. Vervolgens injecteerden ze de plakmagneten in de hersenen van muizen met de ziekte van Parkinson in een vroeg of laat stadium.

Vóór de injectie in de STN waren diezelfde zenuwcellen gemodificeerd met een gen dat ervoor zorgde dat ze activeerden wanneer de gemodificeerde magneten op het celoppervlak verdraaiden als reactie op een extern aangelegd magnetisch veld van ongeveer 25 milliteslas, wat ongeveer één is. duizendste van de kracht van een MRI.

Bij demonstraties van de gemagnetiseerde en gemodificeerde neuronen bij muizen met de ziekte van Parkinson vertoonden de muizen die werden blootgesteld aan een magnetisch veld een verbeterde motorische functie tot niveaus die vergelijkbaar waren met die van gezonde muizen. Het team constateerde dat muizen die meerdere blootstellingen aan het magnetische veld kregen, meer dan een derde van hun motorische verbeteringen behielden, terwijl muizen die één blootstelling kregen vrijwel geen verbeteringen behielden.

Bovendien vertoonden de zenuwcellen van behandelde muizen geen significante schade in en rond de STN, wat suggereert dat dit een veiliger alternatief zou kunnen zijn voor traditionele geïmplanteerde DBS-systemen, zeggen de onderzoekers. Het team gelooft dat zijn draadloze magnetogenetische aanpak therapeutisch potentieel heeft en kan worden gebruikt voor de behandeling van motorische disfunctie bij mensen met de ziekte van Parkinson in een vroeg of laat stadium, evenals bij andere neurologische aandoeningen, zoals epilepsie en de ziekte van Alzheimer.

Meer informatie: Wookjin Shin et al., Magneto-mechanische genetica op nanoschaal van diepe hersenneuronen die motorische tekorten omkeren bij Parkinson-muizen, Nano Letters (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c03899

Journaalinformatie: Nanobrieven

Aangeboden door American Chemical Society