Mikromıknatıslarla Kontrol Edilebilen Dokunmaya Duyarlı Beyin Hücreleri

Bilim insanları beyin hücrelerini uzaktan etkinleştirmek için mikroskobik manyetik parçacıklar kullanan yeni bir teknik geliştirdi. Sıçanlarda yapılan bu keşfin nörolojik bozukluklar için invaziv olmayan yeni bir tedavi geliştirilmesine yol açabileceği düşünülmektedir.

Advanced Science dergisinde yayınlanan ve 'manyetomekanik stimülasyon' (MMS) adı verilen bu teknik dokunmaya duyarlı astrositlerin manyetik bir cihaz ile uzaktan uyarılabilmesine olanak sağlamaktadır. Güçlü bir mıknatıs başın yanına yerleştirildiğinde mikroskobik manyetik parçacıklar veya mikromıknatıslar astrositlere bağlanıyor ve hücreyi uyaran minyatür mekanik bir anahtar işlevi görmektedir.

Çalışma yazarlarından Profesör Alexander Gourine (UCL Kardiyovasküler ve Metabolik Sinirbilim Merkezi) 'Astrositler beyinde bulunan yıldız şeklindeki hücrelerdir. Beyin kan damarları ve sinir hücreleri arasında stratejik olarak konumlanırlar. Bu hücreler, nöronlara gerekli metabolik ve yapısal destek sağlar, nöronal devreleri düzenler ve ayrıca metabolik yetersizlik koşullarını algılayarak ortamın çok yönlü araştırmacıları olarak işlev görebilir. Bir manyetik alan kullanarak beyin astrositlerini kontrol etme yeteneği bu hücrelerin sağlık ve hastalıktaki işlevini incelemek için yeni bir araç sağlıyor; epilepsi ve inme gibi yaygın nörolojik bozukluklar için yeni ve etkili tedavilerin geliştirilmesi için önemli olabilir' demiştir.

Kıdemli yazar Profesör Mark Lythgoe (UCL İleri Biyomedikal Görüntüleme Merkezi) 'Astrositler dokunmaya duyarlı olduğundan, onları manyetik parçacıklarla süslemek bir mıknatıs kullanarak vücudun dışından onları kontrol edebileceğiniz anlamına gelir' demiştir.

MMS geliştirirken bilim insanları klinikte kullanılabilecek bir beyin hücresi kontrol tekniği oluşturmaya odaklanmışlardır. Yabancı genlerin bir virüs yardımıyla beyin hücrelerine yerleştirilmesini gerektiren optogenetik ve kemogenetik gibi mevcut diğer araştırma araçlarında bu genetik modifikasyon ihtiyacı klinikte kullanımları önünde büyük bir engel olmuştur.

Baş araştırmacı Dr. Yichao Yu 'Yeni teknolojimiz, beyin hücresi aktivitesini uzaktan ve hassas bir şekilde kontrol etmek için manyetik parçacıklar ve mıknatıslar kullanıyor. Daha da önemlisi, bunu beyne herhangi bir cihaz veya yabancı gen sokmadan yapıyor. Laboratuvarda mikroskobik manyetik parçacıkları astrositlere bağlanmalarını sağlayan bir antikorla kapladık. Daha sonra parçacıkları enjeksiyon yoluyla sıçandaki hedef beyin bölgesine gönderdik. Mikromıknatıs kullanmanın bir başka avantajı MR taramasında görünmeleridir' demiştir.

'Temel bilimin tıp ilerlemesine katkısı' alanında 2021 yılında ödül alan Profesör Lythgoe şunları eklemiştir: 'Bu teknolojinin klinik potansiyeli nedeniyle çok heyecanlıyız. Mevcut yöntemlerin aksine MMS, belirli beyin hücrelerinin dokunmaya karşı olağanüstü duyarlılığından yararlanır, bu nedenle ne genetik modifikasyona ne de cihaz implantasyonuna ihtiyaç vardır. Bu teknoloji elektrotların beyne yerleştirilmesini gerektiren şu anda kullanılan derin beyin stimülasyon tekniklerine göre daha az invaziv bir tedavi için umut vaat eden bir alternatif'.