Các vi hạt từ tính cho phép điều khiển từ xa các tế bào não chọn lọc

Khả năng kích thích hoặc kiểm soát các tế bào trong não có thể cung cấp cho chúng ta những cách mạnh mẽ mới để có thể hiểu và điều trị chứng rối loạn thần kinh. Hiện tại, một số công nghệ thú vị cho thấy có thể giúp cho điều này có thể đạt được.

Hình ảnh miêu tả của một nghệ sĩ về công nghệ kích thích magnetomechanical stimulation mới được phát triển đang kích thích các tế bào não cụ thể được nhắm mục tiêu bằng các hạt từ tính. Nguồn Yichao Yu and Mark Lythgoe at UCL

Thực hiện nghiên cứu trên loài gặm nhấm, các nhà khoa học tại Trường Đại học College London (UCL) đã chứng minh được một loại "nam châm vi tính" mới có thể hoạt động như một công tắc cơ học thu nhỏ để bật các tế bào cảm ứng, mang đến một phương pháp kiểm soát các vùng cụ thể của não mới.

Điểm tương đồng giữa đột phá này và một nhánh nghiên cứu tập trung vào việc kiểm soát thận trọng các tế bào trong cơ thể khác là di truyền quang học. Kỹ thuật này bao gồm việc chèn các gen vào các lệnh yêu cầu thông thường để làm cho chúng nhạy cảm với ánh sáng, cho phép chúng được kích thích để nhắm mục tiêu đến điều trị tê liệt, giảm đau và phục hồi thị lực.

Mặc dù đã có những câu chuyện cho thấy sự thành công, chẳng hạn như trường hợp di truyền quang học được sử dụng để phục hồi một phần thị lực ở người lần đầu tiên vào năm ngoái, nhưng việc điều chỉnh công nghệ này để sử dụng trong lâm sàng là rất khó do cần phải chỉnh sửa gen của các tế bào. Nhóm nghiên cứu của UCL đã đưa ra một cách khác để kiểm soát hoạt động của não mà không cần đến các biện pháp như vậy.

Tiến sĩ Yichao Yu, Trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết: “Công nghệ mới của chúng tôi sử dụng các hạt từ tính và nam châm để điều khiển từ xa và chính xác hoạt động của tế bào não và quan trọng là không cần đưa bất kỳ thiết bị hoặc gen ngoại lai nào vào não để thực hiện điều này”.

Phương pháp lấy nam châm làm trung tâm của nhóm nghiên cứu bao gồm nhắm mục tiêu các tế bào não là tế bào hình sao, nằm giữa các mạch máu của não và các tế bào thần kinh, cung cấp các tế bào thần kinh hỗ trợ trao đổi chất và cấu trúc, đồng thời điều chỉnh hoạt động của các mạch tế bào thần kinh. Điều thuận lợi cho các nhà khoa học là các tế bào này cũng có khả năng cảm ứng.

Nhóm nghiên cứu đã đặt tên cho công nghệ của mình là “magnetomechanical stimulation” (MMS) và nó bao gồm các hạt từ tính đã được phủ một lớp kháng thể có kích cỡ rất nhỏ. Chúng liên kết có chọn lọc với các tế bào hình sao (điều này đã được chứng minh khi tiêm vào các vùng não nhắm mục tiêu ở chuột) và sau đó nó được bật lên bằng một thiết bị từ tính đặt gần đầu ở bên ngoài cơ thể. Kết quả là nó đã kích hoạt một loạt các con đường tín hiệu điều chỉnh nhiều chức năng của não.

“Khả năng điều khiển các tế bào hình sao trong não bằng từ trường mang lại cho các nhà nghiên cứu một công cụ mới để nghiên cứu chức năng của các tế bào này đối với sức khỏe và bệnh tật, có thể quan trọng đối với sự phát triển của các phương pháp điều trị mới trong tương lai và hiệu quả cho một số rối loạn thần kinh phổ biến, chẳng hạn như động kinh”, Lythgoe nói.

Các hạt từ tính cũng phát sáng khi quét MRI, cho phép nhóm nghiên cứu xác định được chính xác vị trí của chúng trong não. Cùng với tính chất không xâm lấn của công nghệ, điều này khiến các nhà khoa học rất lạc quan về tiềm năng của công nghệ này.

Lythgoe cho biết: “Chúng tôi rất hào hứng với công nghệ này vì tiềm năng lâm sàng của nó. Ngược lại với các phương pháp hiện có, MMS tận dụng độ nhạy đáng kể khi chạm vào các tế bào não nhất định, do đó không cần chỉnh sửa gen hay cấy ghép thiết bị”.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Advanced Science.