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Hijacking cell signalling pathways with magnetic nanoactuators for remote-controlled stem cell therapies of neurodegenerative disorders

Informazioni relative al progetto

ID dell’accordo di sovvenzione: 686841

Stato

Progetto concluso

  • Data di avvio

    1 Gennaio 2016

  • Data di completamento

    31 Dicembre 2019

Finanziato da:

H2020-EU.1.2.1.

  • Bilancio complessivo:

    € 3 473 026

  • Contributo UE

    € 3 473 026

Coordinato da:

INSTITUT CURIE

Italiano IT

Terapia con nanoparticelle magnetiche per il morbo di Parkinson

Disturbi neurodegenerativi quali la malattia di Parkinson (MP) stanno aumentando a un ritmo allarmante e potrebbero sorpassare il cancro per prevalenza entro il 2040. Mentre le terapie cellulari stanno emergendo come un approccio promettente per ripristinare la funzione neuronale, è necessario controllare queste cellule in situ.

Salute
© Mathieu Coppey

Il trattamento per la malattia di Parkinson rappresenta una delle grandi sfide della medicina, e le soluzioni esistenti sono insoddisfacenti. Le strategie di sostituzione cellulare, cioè trapiantare nuove cellule nel cervello, hanno mostrato risultati promettenti, ma le questioni etiche riguardo alle loro origini fetali ne limitano l’uso. Approcci alternativi quali la riprogrammazione di cellule dei pazienti in vitro possono generare neuroni autologhi. In entrambi i casi, la prossima sfida è il controllo del loro comportamento in vivo a seguito del trapianto

Una nanoparticella magnetica per guidare la crescita degli assoni nei neuroni

Il progetto MAGNEURON, finanziato dall’UE, si propone di ripristinare le connessioni tra neuroni nel cervello attraverso un metodo che promuove e orienta lo sviluppo di assoni neuronali. «La nostra idea si basa sull’uso di nanoparticelle magnetiche funzionalizzate con proteine di segnalazione che sono interiorizzate all’interno delle cellule e orientano la crescita degli assoni», spiega il coordinatore del progetto, Mathieu Coppey. Dal momento che le nanoparticelle sono magnetiche, è possibile localizzarle tramite dispositivi magnetici, scatenando così risposte cellulari spaziali dirette. L’idea è quella di utilizzare queste nanoparticelle magnetiche inizialmente per riprogrammare le cellule somatiche del paziente in neuroni, e poi dopo il trapianto di guidare la crescita degli assoni nella direzione giusta. Nel primo caso, chiamato modalità «temporale», le nanoparticelle sono agganciate ai recettori meccanoreattivi della superficie. Un magnete esterno è poi utilizzato per fornire stimolazione meccanica e promuovere la differenziazione in neuroni. La modalità «spaziale» si riferisce alla manipolazione della crescita cellulare una volta interiorizzate le nanoparticelle magnetiche (approccio «magnetogenetico») o interiorizzate passivamente tramite endocitosi. Si accumulano su un lato della cellula, e tramite le proteine superficiali o direttamente con la forza, inducono uno stimolo di segnalazione che orienta la crescita delle cellule. L’approccio è stato testato in vitro in linee cellulari e neuroni primari con risultati promettenti.

Ripristinare le connessioni cerebrali

Senza dubbio, oggi sono necessari metodi che possano manipolare la funzione delle cellule. L’optogenetica e la modulazione microambientale sono due approcci promettenti che sono stati proposti per il trattamento di disturbi neurodegenerativi. Benché ancora agli albori, l’idea di MAGNEURON ha aperto una nuova finestra per l'adozione dei magneti in terapia, specialmente dal momento che i campi magnetici funzionano su lunghe distanze e non interferiscono con materiale biologico. I disturbi neurodegenerativi sono caratterizzati non solo da morte neuronale, ma anche da perdita dei circuiti cerebrali. «Se trovassimo un modo per orientare dal punto di vista spaziale la crescita di un assone, mantenendo al contempo il corpo cellulare al suo posto, allora potremmo ripristinare la connessione elettrica tra neuroni nel cervello. È come quando si vuole riparare un componente elettrico in un pannello guasto: se si sostituisse il componente senza ripristinarne i collegamenti, risulterebbe inutile», sottolinea Coppey. I partner sono pronti a perseguire l’approccio con le nanoparticelle magnetiche a livello terapeutico. L’approccio di MAGNEURON non attiva le cellule che si trovano a molti centimetri di distanza: pertanto, a causa delle sue dimensioni, il cervello rappresenta una sfida. I partner esploreranno il potenziale delle nanoparticelle magnetiche per ripristinare la connettività neuronale dopo lesioni alla spina dorsale in cui le distanze sono minori, e l’innovazione può realizzare una svolta. «Il progetto è stato avviato da Maxime Dahan, uno straordinario scienziato, estremamente creativo e con notevoli doti di leadership, che sfortunatamente è morto nel 2018», conclude Coppey, dedicando il progetto alla sua memoria.

Parole chiave

MAGNEURON, nanoparticelle magnetiche, assone, MP, disturbi neurodegenerativi, Parkinson, terapie cellulari

Informazioni relative al progetto

ID dell’accordo di sovvenzione: 686841

Stato

Progetto concluso

  • Data di avvio

    1 Gennaio 2016

  • Data di completamento

    31 Dicembre 2019

Finanziato da:

H2020-EU.1.2.1.

  • Bilancio complessivo:

    € 3 473 026

  • Contributo UE

    € 3 473 026

Coordinato da:

INSTITUT CURIE