磁場刺激はALSにおける細胞輸送を改善する可能性がある

ALSになると体に何が起こるのか

健康な人では、大脳皮質、脳幹、脊髄にある特別な神経細胞である運動ニューロンが骨格筋に信号を送り、動きを誘発または制御します。 ALSでは、これらのニューロンが深刻な損傷を受け、信号を送信できなくなります。その結果、筋肉は何の指示も受けられなくなり、機能しなくなり、徐々に衰えていきます。通常、腕と脚の問題が最初の症状です。患者によっては、この病気が言語障害や嚥下困難として現れることもあります。 ALS の病理には、RNA 代謝障害、タンパク質凝集、細胞小器官輸送に影響を与える細胞骨格欠陥、およびミトコンドリア機能不全が含まれ、最終的には神経変性を引き起こします。現在の治療法は生存期間をわずかに延長するだけであるため、代替療法が緊急に求められています。

電磁場を使った新しい研究アプローチ

HZDR では、タクソニアン (磁気軸索治療) 研究プロジェクトが、電磁場を使用して神経変性疾患、特に ALS を治療する新しいアプローチの開発に専念しています。サブプロジェクトで、研究チームは家族性ALS患者の誘導幹細胞から得られた運動ニューロンを調べた。具体的には、特に DNA 修復に重要な機能を持つ、いわゆる FUS 遺伝子が検査されました。これらの研究は、生きた細胞の詳細なリアルタイム画像を可能にする高性能レーザー顕微鏡によって可能になりました。検査された細胞には、ALSを引き起こすFUS遺伝子にさまざまな変異があった。細胞体と軸索は、特別な培養チャンバー内で互いに空間的に分離できます。研究者らは、顕微鏡を使用して、ミトコンドリアとリソソームが軸索を通って移動する様子を生で観察することができました。

25ヘルツで最適

研究チームは、正弦波交流を使用して電磁コイルを操作し、周波数、強度、方向を体系的に変化させました。 25 ヘルツの周波数が特に効果的であることが判明しました。このような状況下では、以前に妨害されていた輸送が大幅に加速されました。効果は最後の刺激から約 8 日間持続し、その後治まりました。

磁場が神経細胞にどのような影響を与えるかを調べるために、タクソニアンのチームは 2 つの実験を比較しました。磁場治療は一度だけでは即効性がないことが分かりました。ただし、4回の治療後、効果は最大8日間持続しました。「これは、磁場が神経細胞の輸送構造に直接的な影響を及ぼさないことを示唆しています」とパル氏は要約する。「代わりに、それらは細胞の長期的な変化を引き起こすようです。これは長期の治療が必要ない可能性があるため、後の使用に有益である可能性があります。」

細胞は新しい遺伝プログラムに切り替わります

これはトランスクリプトーム、つまり特定の時点で読み取られたすべての遺伝子の分析と密接に関係します。神経細胞の改善には、遺伝子活性の重大な変化が伴いました。磁場刺激の前、未処理の健康な運動ニューロンとALSの運動ニューロンは異なる遺伝子活性パターンを示しました。しかし、磁場刺激後は、遺伝的起源に関係なく、処理された細胞はほとんど区別できなくなり、両方とも新しい状態に切り替わりました。活性化された遺伝子には、特に、細胞外マトリックスの構造、細胞接触、シグナル伝達経路、ミトコンドリアの形成、微小管の安定性が含まれます。軸索では、微小管がいわばレールシステムを形成し、その上でモータータンパク質がとりわけミトコンドリアやリソソームを細胞内に輸送します。これらのモータータンパク質の変化は、治療後に細胞小器官の動きが速くなっただけでなく、場合によっては別の方向に移動した理由についても説明できる可能性があります。

DNA修復とFUSタンパク質は刺激による恩恵を受ける

さらに、磁場刺激により、人工的に生じた DNA 損傷に対する細胞の反応が改善されました。調査されたALSの形態で変化したFUSタンパク質は、細胞核の損傷領域にますます動員された。同時に、細胞血漿中の病理学的 FUS 沈着が減少しました。軸索輸送と遺伝子修復はどちらも運動ニューロンの生存に重要であるため、この観察は将来の治療法の出発点となる可能性がある。

全体として、この結果は、磁場刺激が神経細胞の機能と安定性に重要ないくつかのプロセスに影響を与えることを示しています。このことから研究チームは、この非侵襲的かつ薬物を使用しない方法はALSだけでなく、長期的には他の神経変性疾患にも興味深い可能性があると楽観的に考えている。

人間に対する治療の証拠はまだありません

しかし、研究者らは、この研究は培養細胞のみを対象として実施されたことを強調している。さらに研究を進めて、観察された効果が患者の複雑な神経系に伝わるかどうか、どの細胞構造が磁場を認識するか、そして長期の刺激が安全かどうかを明らかにする必要がある。必要な電界強度は、体内での応用にとって技術的な課題でもあります。

それらの：

ヘルムホルツセンタードレスデン – ロッセンドルフ