Projektbeschreibung
Magnetfelder bei Erkrankungen des Gehirns
Bei den neuronalen Schaltkreisen handelt es sich um Bahnen im Gehirn, die Informationen übermitteln und die verschiedenen Funktionen wie Bewegung, Empfindung und Emotion steuern. Funktionieren diese Schaltkreise nicht mehr richtig, kann dies zu neurologischen Störungen wie einem Schlaganfall oder Epilepsie führen. Das vom Europäischen Innovationsrat finanzierte Projekt SynMech zielt darauf ab, eine neue Technologie namens ‚Mechanogenetik‘ zu entwickeln, mit der die funktionale Konnektivität neuronaler Schaltkreise mithilfe von Magnetfeldern, die in das Gehirngewebe eindringen können, geregelt werden kann. Durch den Einsatz von funktionalisierten magnetischen Nanopartikeln und biotechnologisch hergestellten Sensoren hofft das Team, die Aktivität von Hirnschaltkreisen in Mausmodellen für Schlaganfall und Epilepsie aus der Ferne steuern zu können. Diese Technologie könnte einen neuen Ansatz zur Reparatur von Konnektivitätsstörungen im Gehirn ohne invasive Eingriffe bieten.
Ziel
We aim to develop a mechanogenetic technology to regulate functional connectivity of neural circuits, and show how it can be harnessed for therapeutic purposes in high-prevalence treatment-resistant brain disorders.
Mechanogenetics is an emerging field of health science that attempts to regulate neural networks by combining the advantages of optogenetics with those of magneto-mechanical stimulations; like optogenetics, it relies on targeted actuators to achieve circuit specificity, while exploiting magnetic fields to remotely stimulate the brain. Yet, despite solid theoretical foundations and encouraging experimental results, we are to date unable to repair a dysfunctional brain using mechanogenetics due to technological barriers in spatial resolution and in vivo implementation.
We propose an innovative solution based on functionalized biocompatible magnetic nanoparticles and bioengineered synaptic mechanosensors that synergistically integrate at specific synaptic connections to bidirectionally regulate brain circuit connectivity in response to focused magnetic fields of different frequencies delivered via high-permeability transcranial magnetic stimulators. By hijacking the signaling pathways of synaptic mechanosensors, we aim to promote a normalization of neural circuit activity that outlasts the therapeutic intervention. We will assess the capacity of the synaptic mechanogenetic toolkit to promote and depress network activity in mouse models of stroke and epilepsy.
To achieve this ambitious goal, we have gathered an interdisciplinary consortium going from material scientists and electronic experts to physiologists and clinicians. Our approach, based on magnetic fields that penetrate brain tissue unimpeded, is predicted to go beyond current therapeutic paradigms because it does not require implantation of invasive devices, and at the same time, promises to achieve subcellular resolution for repairing connectivity defects that underlie most brain disorders.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.3.1 - The European Innovation Council (EIC) Main Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
HORIZON-EIC-2022-PATHFINDEROPEN-01
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HORIZON-EIC - HORIZON EIC GrantsKoordinator
34127 Trieste
Italien