Исследовательская группа под руководством Карла Дайссерота из отдела биоинженерии Стэнфордского университета разработала методику систематической характеристики цепей заболеваний в головном мозге. Точно контролируя отдельные компоненты цепи, участвующие в болезни Паркинсона, команда определила определенную группу клеток в качестве прямых мишеней глубокой стимуляции мозга (DBS), лечения болезни Паркинсона.
Технология, получившая название оптогенетики, использует светоактивированные белки, первоначально выделенные из бактерий, в сочетании с генетическими подходами для управления определенными частями мозга. Этот метод является значительным улучшением по сравнению с предыдущими методами, поскольку он позволяет исследователям точно стимулировать нейроны и одновременно измерять эффект лечения у животных с симптомами, подобными болезни Паркинсона.
Команда Дейссерота, опубликованная в выпуске журнала Science от 17 апреля, обнаружила, что они могут уменьшить симптомы болезни, предпочтительно активируя нейроны, которые связаны с областью субталамического ядра мозга. Сначала эти специфические клетки были обработаны таким образом, чтобы они стали чувствительны к стимуляции синим светом, а затем команда имплантировала оптическое волокно в мозг.
Когда исследователи быстро вспыхнули синим светом в мозгу животных, симптомы болезни улучшились. Напротив, лечение более медленными вспышками света на самом деле усугубило симптомы, а нацеливание на другие виды клеток вообще не имело никакого эффекта, что указывает на то, что правильный тип клеток и частота стимуляции являются важными компонентами эффективного лечения. Мигающий синий свет на частях тех же нейронов, обнаруженных ближе к внешней поверхности мозга, имел эффект, аналогичный лечению глубоко внутри мозга, что повышает вероятность того, что исследователи смогут разработать методы лечения, которые будут менее инвазивными, чем существующие варианты.
Одобренный в 1997 году в качестве лечебного средства DBS остается спорным, потому что он работает не на всех пациентов. DBS, используемый для лечения болезни Паркинсона, депрессии и двигательных расстройств, включает в себя хирургическую имплантацию кардиостимулятора, который посылает электрические импульсы в мозг. В прошлом исследователи не могли понять эффективный механизм DBS, потому что электрический сигнал, излучаемый устройствами DBS, мешает возможности наблюдать активность мозга.
Объясняет Дейссерот, "Мозг – это электрическое устройство, но это очень сложное устройство. Подумайте об этом как об оркестре без секций: все типы инструментов или ячеек смешаны вместе. Такие процедуры, как DBS, не усовершенствованы, поскольку они стимулируют все клетки или инструменты. Оптогенетический подход позволяет нам контролировать стимуляцию определенных клеток мозга в соответствующем временном масштабе, подобно тому, как дирижер руководит определенными секциями оркестра в нужное время."
Производство новых методов лечения – всегда долгосрочная цель, но на данный момент Дейссерот и его группа сосредоточены на картировании цепей болезней и понимании функций мозга. "Нам необходимо понять игроков, прежде чем мы сможем разработать эффективные стратегии лечения," он постановил.
Источник: Национальный научный фонд (новости: в сети)