Рентгеновские лучи и наночастицы помогли управлять нейронами в мозге
Двигательные расстройства снижают качество жизни десятков миллионов людей. Исследователи предложили использовать наночастицы и рентгеновские аппараты для уменьшения симптомов этих заболеваний. В основе нового метода лежит оптогенетика
Многие люди во всем мире страдают от заболеваний головного мозга, связанных с двигательными нейронами. Например, более 50 миллионов человек во всем мире болеют эпилепсией, у примерно 40 миллионов диагностирован эссенциальный тремор, а еще 10 миллионов живут с болезнью Паркинсона. Новая технология, созданная исследователями из Аргоннской национальной лаборатории и четырех американских университетов, может облегчить симптомы этих болезней.
Новая терапия заключается в стимуляции нейронов глубоко в мозге при помощи введенных в организм наночастиц, которые начинают люминесцировать под воздействием рентгеновских лучей. Если этот метод пройдет все клинические испытания, то может стать заменой сложной инвазивной операции на головном мозге, которая используется для лечения двигательных расстройств в настоящее время.
Разработка исследователей основана на оптогенетике — технологии генетической модификации специфических нейронов, благодаря которой эти клетки создают светочувствительный ионный канал. Такой канал активируется в ответ на внешнее облучение лазером. Но для управления нейронами требуется сеть очень тонких волоконно-оптических проводов, имплантированных в мозг, лазерное излучение от которых, к тому же, проникает в ткани очень плохо.
В своем исследовании биологи вместо тонких проводов использовали наночастицы. Лазерное излучение авторы заменили на рентгеновское — волны с этой длиной волны лучше проходят через биологические ткани. Наночастицы внутри организма поглощают это излучение и в ответ начинают испускать красный свет, который активирует ионные каналы и позволяет неинвазивно управлять работой нейронов. Исследователи предполагают, что технологию можно будет широко использовать благодаря распространенности рентгеновских аппаратов.
Статья об открытии опубликована в журнале ACS Nano.