19 листопада, 2024
Чи можуть імпульси світла контролювати судоми в людей з епілепсією?
Дослідники із трьох кампусів Каліфорнійського університету (у Сан-Франциско, Санта-Крусі та Берклі) застосовували імпульси світла, щоб запобігти подібній до нападів активності в нейронах. Учені використовували тканину мозку, яку вилучили в пацієнтів з епілепсією. Головна мета науковців – створення методу, що замінить операцію з видалення тканини мозку, де виникають судоми. Цим вони планують забезпечити менш інвазивний варіант для пацієнтів, чиї симптоми неможливо контролювати за допомогою ліків.
Команда вчених застосовувала метод, відомий як оптогенетика, який використовує нешкідливу частину вірусів для доставки світлочутливих генів від мікроорганізмів до нейронів. У результаті генами, а точніше рецепторами під назвою опсини можна маніпулювати імпульсами світла. Це перша демонстрація того, що оптогенетику можна використовувати для контролю судомних нападів у живій тканині мозку людини, і успіхи експериментів відчиняють двері для нових методів лікування різних неврологічних захворювань і станів.
Щоб зберегти тканину живою достатньо довго для завершення експериментів, які тривали кілька тижнів, учені створили середовище, яке імітує умови всередині черепа. Джон Ендрюс, доктор медичних наук, нейрохірург, помістив тканину на живильне середовище, яке нагадує спинномозкову рідину, яка омиває мозок. Девід Шаффер, біомолекулярний інженер, знайшов найкращий вірус для доставки генів. Потім Ендрюс помістив тканину на шар електродів, доволі малих для електричних розрядів між нейронами.
Науковцям потрібно було знайти спосіб провести свої експерименти, не порушуючи цілісність нервової тканини. Крихітні електроди були лише на 17 мікрон один від одного – менше половини ширини людської волосини, і найменший рух шматочків мозку міг спотворити результати. Мірча Теодореску, доцент кафедри електротехніки та комп’ютерної інженерії, розробив систему дистанційного керування для реєстрації електричної активності нейронів і доставки світлових імпульсів до тканини.
Оптогенетика дозволяє дослідникам збільшувати масштаб нейронів. Група вчених уперше змогла визначити, які типи нервових клітин і скільки з них потрібні для початку нападу. Окрім того, співробітники університету встановили найнижчу інтенсивність світла, необхідну для зміни електричної активності. Дослідники також могли побачити, як взаємодія між нейронами гальмує напад. За їхніми словами, нові ідеї можуть революціонізувати лікування епілепсії, тому зараз плануються подальші дослідження із залученням тварин і реальних людей.
Джерело: https://www.nature.com/articles/s41593-024-01782-5