Магнитные наночастицы для дистанционного управления мозгом
Ученые из Университета в Буффало получили грант в $1,3 млн от Национального института психического здоровья (NIMH) для тестирования метода дистанционного управления нейронами в мозге мышей с помощью магнитных наночастиц.
Цель и потенциал метода
Успех этой работы предоставит нейробиологам мощный неинвазивный инструмент для активации нейронов в глубинных структурах мозга. Это позволит лучше понять, как сложные нейронные цепи контролируют поведение, что в перспективе может привести к новым методам лечения заболеваний, связанных с повреждением или дисфункцией конкретных групп нейронов: черепно-мозговых травм, болезни Паркинсона, дистонии и периферических параличей.
Как это работает
Метод сочетает генную инженерию и магнитные наночастицы:
- С помощью безвредных вирусов в целевые клетки мозга доставляется ДНК, заставляющая их производить специальный ионный канал с рецептором для наночастиц.
- Магнитные наночастицы прикрепляются к этим каналам.
- Приложение переменного магнитного поля заставляет намагниченность частиц быстро меняться, что генерирует тепло.
- Локальный нагрев открывает ионные каналы, деполяризует нейроны и заставляет их активироваться.
Текущие достижения и планы
Исследовательская группа под руководством доцента Арнда Пралле уже продемонстрировала, что метод может:
- Открывать кальциевые ионные каналы.
- Активировать нейроны в клеточной культуре.
- Управлять поведением крошечного червя C. elegans: при нагреве наночастиц, прикрепленных к клеткам у его рта, до 34°C черви начинали ползти назад, пытаясь избежать тепла.
Новое финансирование NIMH (по программе EUREKA) будет направлено на тестирование метода на нейронах обонятельной луковицы мышей. Ученые проверят, можно ли, активируя определенные нейроны, заставить мышей «почувствовать» конкретный запах при отсутствии реальных химических веществ.
Преимущества подхода
Метод Пралле особенно перспективен, потому что магнитные поля могут проникать через ткани, не повреждая их. Это выгодно отличает его от других современных методов (например, с использованием имплантированного оптического волокна для стимуляции светочувствительных каналов), которые являются более инвазивными.