Наночастицы восстанавливают нейроны при болезни Паркинсона с помощью беспроводной стимуляции мозга

Болезнь Паркинсона (БП) — второе по распространенности нейродегенеративное заболевание, характеризующееся двигательной дисфункцией. Его патологический маркер — аномальная агрегация α-синуклеина (α-syn) в нерастворимые фибриллы и тельца Леви, что ведет к дегенерации и гибели дофаминергических нейронов в черной субстанции среднего мозга.

Для облегчения двигательных симптомов применяется глубокая стимуляция мозга (DBS) — имплантация электродов для прямой электрической стимуляции. Однако инвазивность DBS может вызывать когнитивный спад и эмоциональные нарушения. Неинвазивные методы (транскраниальная стимуляция) имеют ограниченную глубину проникновения и пространственное разрешение.

В исследовании, опубликованном в Science Advances, группа под руководством профессора Чэнь Чуньин из Национального центра нанонауки и технологий Китайской академии наук разработала беспроводную фототермальную DBS-наносистему ATB NPs.

Система состоит из трех модулей:

  • Фототермальный модуль (золотые нанооболочки, AuNSs) для активации термочувствительных ионных каналов TRPV1.
  • Таргетный модуль (антитело к TRPV1) для специфического нацеливания на дофаминергические нейроны с высокой экспрессией TRPV1.
  • Деградационный модуль (β-syn пептид с ближне-инфракрас-чувствительным линкером), связывающийся с α-syn и разрушающий его фибриллы.

В модели БП, индуцированной фибриллами α-syn, наночастицы ATB NPs вводили в черную субстанцию мышей. Частицы закреплялись на нейронах. При облучении импульсным лазером 808 нм они действовали как наноантенны, преобразуя свет в тепло. Это активировало рецептор TRPV1, вызывая приток Ca2+ и генерацию потенциалов действия.

Одновременно высвобождались β-syn пептиды, которые через путь шаперон-опосредованного аутофагия очищали агрегаты α-syn. В итоге система восстановила сеть дофаминергических нейронов и их способность высвобождать дофамин, улучшив двигательную функцию мышей.

Преимущества системы:

  1. Использует эндогенно экспрессируемые рецепторы TRPV1, не требуя имплантации электродов или генетических модификаций.
  2. Обеспечивает точную пространственно-временную модуляцию нейронов в конкретных областях мозга с помощью NIR-лазера.
  3. Обладает высокой биобезопасностью.