Terapia nanocząsteczkami magnetycznymi w chorobie Parkinsona
Leczenie PD jest wielkim wyzwaniem medycznym, a istniejące metody nie są wystarczająco skuteczne. Strategie zastępowania komórek – wszczepianie nowych komórek do mózgu – przyniosły obiecujące rezultaty, ale wątpliwości etyczne dotyczące ich pochodzenia płodowego ograniczają ich stosowanie. Alternatywnym podejściem jest przeprogramowanie komórek pacjenta in vitro, aby wytworzyć neurony autologiczne. W obu przypadkach kolejnym wyzwaniem jest kontrola ich zachowania in vivo po przeszczepie.
Nanocząsteczka magnetyczna kierująca wzrostem aksonów w neuronach
Zespół projektu MAGNEURON, finansowanego ze środków unijnych, opracował metodę przywracania połączeń między neuronami w mózgu, która pobudza i ukierunkowuje rozrost neuronów. „Nasza koncepcja opiera się na wykorzystaniu nanocząsteczek magnetycznych sprzężonych z białkami sygnalizacyjnymi, które są umieszczane wewnątrz komórek i kierują wzrostem aksonów”, wyjaśnia Mathieu Coppey, koordynator projektu. Nanocząsteczki mają właściwości magnetyczne, więc możliwe jest ich przemieszczanie za pomocą urządzeń magnetycznych, a tym samym wywoływanie przestrzennych reakcji komórkowych. Pomysł polega na wykorzystaniu tych nanocząsteczek magnetycznych początkowo do przeprogramowania komórek somatycznych pacjenta w neurony, a po ich wszczepieniu – do prowadzenia wzrostu aksonów we właściwym kierunku. W pierwszej fazie, określanej jako tryb „czasowy”, nanocząsteczki są przyłączane do mechanoreceptorów powierzchniowych. Zewnętrzny magnes jest następnie wykorzystywany do stymulacji mechanicznej i promowania różnicowania komórek w neurony. W fazie „przestrzennej” natomiast manipuluje się wzrostem komórek po umieszczeniu w nich nanocząsteczek magnetycznych (podejście „magnetogenetyczne”) lub po tym, jak zostaną wchłonięte w procesie endocytozy. Nanocząsteczki gromadzą się po jednej stronie komórki i poprzez białka powierzchniowe lub bezpośrednio poprzez nacisk indukują sygnał, który ukierunkowuje wzrost komórek. Podejście to zostało przetestowane in vitro na liniach komórkowych oraz neuronach pierwotnych i dało obiecujące wyniki.
Przywracanie połączeń w mózgu
Bez wątpienia dziś potrzebne są metody umożliwiające zmianę funkcji komórek. Optogenetyka i modulacja mikrośrodowiskowa to dwa obiecujące podejścia do leczenia chorób neurodegeneracyjnych. Koncepcja MAGNEURON nie jest jeszcze dopracowana, ale już zwróciła uwagę środowiska na możliwość wykorzystania magnesów w leczeniu zwłaszcza dlatego, że pola magnetyczne skutecznie działają na dużych odległościach i nie wpływają na materiał biologiczny. Choroby neurodegeneracyjne charakteryzuje nie tylko śmierć neuronów, ale również utrata obwodów mózgowych. „Jeśli znajdziemy sposób na przestrzenne ukierunkowanie wzrostu aksonu przy jednoczesnym utrzymaniu ciała komórki nerwowej w miejscu, możliwe będzie przywrócenie połączenia elektrycznego między neuronami w mózgu. Podobnie jest w przypadku naprawy zepsutego komponentu elektrycznego w obwodzie – jeśli wymienimy komponent bez przywrócenia jego połączeń, nadal będzie bezużyteczny”, podkreśla Coppey. Partnerzy projektu są zainteresowani zastosowaniem nanocząsteczek magnetycznych w terapii. Podejście MAGNEURON nie pozwala na aktywację komórek oddalonych o kilka centymetrów, dlatego też mózg stanowi wyzwanie ze względu na swoją wielkość. Partnerzy będą badać potencjał nanocząsteczek magnetycznych do przywracania łączności neuronów po urazie rdzenia kręgowego, gdzie odległości są mniejsze i technologia ta może okazać się przełomowa. „Projekt zainicjował Maxime Dahan, wyjątkowo kreatywny, niesamowity naukowiec o niezwykłych zdolnościach przywódczych, który niestety zmarł w 2018 roku”, mówi Coppey. Projekt został poświęcony jego pamięci.
Słowa kluczowe
MAGNEURON, nanocząsteczki magnetyczne, akson, PD, choroby neurodegeneracyjne, choroba Parkinsona, terapie komórkowe
