محققان یک فناوری جدید ژن درمانی ابداع کردهاند که از میدانهای مغناطیسی برای روشن و خاموش کردن گروههای مختلف نورونها برای کنترل بیماریهای مغزی استفاده میکند.
به گزارش تکناک، این فناوری میتواند مدارهای مغزی تحت تأثیر بیماری پارکینسون را کنترل کند و علاوه بر آن برای درمان بیماریهای دیگر مانند: افسردگی، چاقی و درد مزمن نیز مورد استفاده قرار گیرد.
با پیشرفت علم و فناوری، ژن درمانیها نیز برای درمان بیماریهای مغزی پیشرفت کردهاند. به عنوان مثال اپتوژنتیک، پروتئینهای حساس به نور را به سلولهای عصبی خاصی منتقل میکند و با استفاده از نور، مدارهای مغزی را با روشن و خاموش کردن نورونها کنترل میکند. اما این روش نیاز به یک ایمپلنت فیبر نوری دارد.
مگنتوژنتیک همان نتیجه را با استفاده از میدانهای مغناطیسی به دست میآورد. محققان از دانشگاههای ویل کرنل، راکفلر و مدرسه پزشکی آیکان در مونت ساینای با یکدیگر همکاری کردهاند تا یک ژن درمانی طراحی کنند که از میدانهای مغناطیسی برای کنترل دقیق مدارهای خاص مغزی در زمان واقعی بدون نیاز به دستگاه ایمپلنت استفاده میکند.
مایکل کاپلیت، یکی از محققان این مطالعه گفت: «ما تصور میکنیم که فناوری مگنتوژنتیک ممکن است روزی برای بیماران در طیف گستردهای از محیطهای بالینی مفید باشد.»
کانالهای یونی پروتئینهای خاصی هستند و ویژگیهایی دارند که به آنها اجازه میدهد به کانالها تبدیل شوند. عملکرد کانالهای یونی این است که اجازه میدهند یونهای غیرآلی خاص که اغلب سدیم (+Na)، پتاسیم (+K)، کلسیم (+Ca2) یا کلرید (-Cl) هستند، از طریق غشای پلاسمایی وارد و خارج سلول شوند.
در نورونها، کانال یونی این امکان را فراهم میکند که سیگنالهای الکتریکی از یک نورون به نورون دیگر منتقل شوند.
محققان یک پروتئین کانال یونی را با یک نانوبادی پروتئینی مهندسی کردند، که به یک پروتئین طبیعی به نام فریتین که آهن را به دام میاندازد، میچسبد.
وقتی ژن درمانی از طریق جراحی کمتهاجمی به یک ناحیه خاص از مغز منتقل میشود، یک میدان مغناطیسی قوی، نیرویی بر اتمهای آهن به دام افتاده در فریتین وارد میکند تا کانال یونی را باز یا بسته کند و نورون را «روشن» یا «خاموش» نماید.
در مطالعه حاضر، این درمان به نورونهای ناحیه استریاتوم که کنترل حرکت را در مغز موشها بر عهده دارد، منتقل شد. وقتی فناوری مگنتوژنتیک با قرار گرفتن در معرض میدان مغناطیسی از یک دستگاه تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) فعال گردید، حرکات موشها به طور قابل توجهی کند و حتی متوقف شد.
در یک آزمایش دیگر با استفاده از موشهای مبتلا به بیماری پارکینسون، محققان این فناوری را به نورونهای ناحیهای از مغز به نام هسته سابتالامیک منتقل کردند. در انسانها، تحریک عمقی مغز (DBS) آن ناحیه را هدف قرار میدهد تا نوسانات حرکتی یا لرزشهای ناشی از این بیماری را کاهش دهد. اعمال یک میدان مغناطیسی برای فعال کردن این فناوری در موشها به طور قابل توجهی ناهنجاریهای حرکتی را کاهش داد.
محققان دریافتند که روش آنها با استفاده از یک آهنربای کوچکتر و ارزانتر از MRI به خوبی کار میکند. این آهنربا یک دستگاه تحریک مغناطیسی ترانسکرانیال (TMS) است که برای درمان افسردگی، میگرن و سایر بیماریها استفاده میشود. محققان هیچ مشکل ایمنی با این روش مشاهده نکردند.
سانتیاگو اوندا، نویسنده اصلی این مطالعه گفت: «توانایی انجام دستکاریهای جهتدار فعالیت مغز با این سیستم به نسبت ساده، بسیار مهم خواهد بود تا به ما کمک کند اصول اساسی را بهتر درک کنیم و به پیشرفت بیشتر این فناوری جدید کمک نماییم.»
محققان قصد دارند کاربردهای بالینی ژن درمانی مگنتوژنتیک خود را از جمله در درمانهای روانپزشکی و حتی درد مزمن بررسی کنند. آنها به بهینهسازی این فناوری ادامه خواهند داد.
این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.
