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Gli approcci non invadenti di neuromodulatore possono impedire l'intervento di alta chirurgia nei pazienti di Parkinson

Dal optogenetics al sonogenetics al magnetognetics, gli scienziati intorno al mondo stanno studiando le nuove tecniche per trattare la malattia del Parkinson senza l'esigenza di intervento di alta chirurgia.

Non c'è ancora il trattamento che può invertire gli effetti della malattia del Parkinson, una circostanza stimata per pregiudicare 10 milione di persone universalmente. Mentre la speranza di vita aumenta, il numero della gente che soffre da questa malattia è fissato per aumentare in futuro, rendendo all'esigenza di efficace trattamento una priorità.

Medici prescrivono il farmaco orale per alleviare i sintomi principali e, per alcuni pazienti, per usare lo stimolo profondo del cervello. Gli elettrodi stimolano le aree commoventi ed alleviano le reazioni indotte dalla malattia quali il tremito o la rigidità.

Tuttavia, questa tecnica presenta le sfide significative perché i chirurghi devono perforare un pozzo nel cranio per impiantare gli elettrodi. Ma che cosa se potessimo gestire i neuroni senza il bisogno di questa procedura dilagante e costosa?

Ciò è la domanda che alcuni scienziati si sono chiesti alcune decadi fa, aprendo le porte a che cosa sono conosciuti come tecniche non invadenti di neuromodulatore. Sebbene manipolare i neuroni senza toccarli sia considerare come la fantascienza, questo metodo ha guadagnato molta popolarità e parecchi gruppi di ricercatori universalmente hanno saltato sullo studio per un'ampia varietà di termini, compreso la malattia del Parkinson.

Nel 2004, una di quelle tecniche, nominata optogenetics, è stata descritta per la prima volta, rivoluzionante il campo della neuroscienza. Consiste di geneticamente modificare le cellule cerebrali per esprimere le proteine sensibili ad indicatore luminoso, significante che l'attività dei aneuron può essere controllata facendo uso degli impulsi luminosi. Fino all'anno scorso, questa procedura ancora è stata considerata dilagante, come convincendo gli impulsi di indicatore luminoso dentro il cervello per gestire gli innesti richiesti celle.

Tuttavia, questo è cambiato l'ottobre scorso quando un gruppo di ricercatori dalla Stanford University riferita con successo sviluppando una versione senza innesto della tecnica, permettente il optogenetics profondo del cervello senza chirurgia in mouse.

A seguito dei principi di optogenetics, una nuova tecnica ha chiamato i sonogeneticswas proposti nel 2015.

Abbiamo scoperto un nuovo insieme delle proteine, che non sono espresse normalmente nelle celle che stiamo provando a gestire. E la cosa speciale circa queste proteine è che sono sensibili all'ultrasuono. Consegnando queste proteine alle celle commoventi, diventano rispondenti all'ultrasuono,„ dice. “Non avete bisogno di alcuna chirurgia, attaccate il vostro trasduttore sul cranio e consegnate il theultrasound per gestire le celle.„

Sreekanth Chalasani, professore associato, istituto per gli studi biologici, Stati Uniti di Salk

Sonogenetics in primo luogo descritto di Chalasani. Oltre al fatto che l'ambulatorio non è necessario, uno dei vantaggi principali di questa tecnica è la sua sicurezza, come Chalasani precisa. “L'ultrasuono è onde sonore con le frequenze superiori a che esseri umani possono sentire.

È sicuro, non invadente ed abbiamo molta esperienza. Per le decadi, stiamo usando l'ultrasuono ai bambini di immagine ed alleviare il dolore,„ spiega. Inoltre, l'ultrasuono passa tramite interfaccia e l'osso. A causa di questo, “il trasduttore che produce l'ultrasuono può essere fuori dell'organismo ed ancora strutture obiettivo che sono profonde nel cervello, come è richiesto per alleviare i sintomi della malattia del Parkinson,„ aggiunge Chalasani.

Sebbene molto sia stato compiuto dal 2015, alcune domande rimangono non risolte. Da un lato, gli scienziati devono trovare un modo affidabile presentare alle le proteine luminose e ultrasuono sensibili al corpo umano. “Al momento, non abbiamo un modo di consegna dei geni all'obiettivi specifici nel cervello umano,„ dice Chalasani.

“Abbiamo bisogno di un modo esprimere una proteina appena nelle celle desiderate e non in qualsiasi altro luogo.„ D'altra parte, la tecnologia del trasduttore anche deve più ulteriormente essere sviluppata. “Vogliamo qualcosa che sia minuscolo, ma che produce abbastanza energia per passare tramite il cranio senza riscaldare il cervello,„ Chalasani spiega. “Stiamo sviluppando una nuova classe di trasduttore che non causa alcun riscaldamento e, allo stesso tempo, non produce abbastanza energia per gestire le celle„.

All'infuori del usando l'indicatore luminoso e l'ultrasuono, gli scienziati egualmente hanno scoperto che potrebbero utilizzare i magneti per gestire il comportamento delle cellule. Hanno nominato questo approachmagnetogenetics. Il progetto aperto Magneuron del FET di UE, che ha cominciato nel 2016, ha cercato di usare la tecnica per avanzare il punto di terapia una della sostituzione delle cellule ulteriore.

Il principio è semplice: per sostituire ha danneggiato i neuroni nel cervello con i nuovi sani creati in laboratorio. Ma la terapia affronta una sfida significativa data la complessità del cervello umano.

“Nella rigenerazione del cervello, abbiamo un problema quando si tratta del sistema nervoso centrale. Collocate i neuroni nel cervello e non conoscono dove andare dopo trapianto. Inoltre, la connettività fra i neuroni non è riparata,„ spiega Rolf Heumann, testa della neurochimica molecolare del gruppo all'università Ruhr Bochum, in Germania ed uno dei partecipanti al progetto Magneuron.

Per sormontare questa sfida, il consorzio interdisciplinare ha avuto l'idea precaricare i neuroni nel laboratorio con le nanoparticelle magnetiche in modo che, impiantato una volta nel cervello, gli scienziati potessero gestire la direzione in cui i neuroni si sviluppano usando i magneti.

Una delle differenze principali per quanto riguarda le due tecniche spiegate prima che sia che, in questo caso, i neuroni dei pazienti non devono geneticamente essere modificati. “Con i metodi che usiamo, noi provi ad evitare la manipolazione genetica,„ Heumann spiega. “Usiamo le nanoparticelle che hanno proteine responsabili della direzione della crescita del neurone fissato a loro. Quelle proteine sono fatte in batteri, sono depurate e fissate alle nanoparticelle. Di conseguenza, non è un metodo genetico primario sul paziente,„ Heumann precisa.

I ricercatori hanno raggiunto le varie pietre miliari. “Abbiamo descritto come trattare le nanoparticelle pure e legare le proteine a loro. Inoltre, abbiamo trovato un modo entrare le nanoparticelle nelle celle viventi e manipolarle una volta dentro,„ spiega Raudzus da temporeggiatore, un assistente universitario all'università di Kyoto, nel Giappone, che egualmente ha lavorato al progetto.

Uno dei risultati più significativi era di trovare un modo caricare le nanoparticelle in molte celle allo stesso tempo. “L'idea è che applichiamo una certa pressione alle celle in modo che possiamo spingere un'più alta quantità di nanoparticelle in loro,„ diciamo il dottore Sebastian Neumann, dall'università Ruhr Bochum, in Germania e un altro partecipante al progetto Magneuron. “E questo sarebbe un approccio importante per il futuro quando si tratta del trattamento dei pazienti„.

Sebbene il progetto cessi nel 2019, alcuni dei membri continuano a lavorare in materia, mettente a fuoco pricipalmente sull'individuazione del gradiente magnetico stabile per gestire le nanoparticelle, valutanti gli effetti delle nanoparticelle a lungo termine e muoventesi dagli studi in vitro in celle verso i organoids.

Gli scienziati sono ancora lontano dal optogenetics, dal sonogenetics e dal magnetogenetics di prova nelle cliniche, ma gli approcci di neuromodulatore stanno rifornendo il grandi speranze di combustibile: promettono non solo di evitare l'intervento di alta chirurgia, ma anche riattivano i neuroni nocivi ed invertono gli effetti di molti disordini neurodegenerative.

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