Công cụ mới kích hoạt tế bào thần kinh não sâu bằng cách kết hợp siêu âm, di truyền

 Đây là công trình đầu tiên chứng minh rằng di truyền sinh học có thể kiểm soát hành vi bằng cách kích thích một mục tiêu cụ thể nằm sâu trong não – Kết quả được đăng trên tạp chí Brain Stimulation tháng 5 năm 2021.

Khan T5

Các rối loạn thần kinh như bệnh Parkinson và động kinh đã có một số thành công trong điều trị bằng phương pháp kích thích não sâu, nhưng những bệnh này đòi hỏi phải cấy ghép thiết bị phẫu thuật. Chen và nhóm nghiên cứu tại Đại học Washington ở St. Louis đã phát triển một kỹ thuật kích thích não mới bằng cách sử dụng sóng siêu âm hội tụ có thể bật và tắt các loại tế bào thần kinh cụ thể trong não và kiểm soát chính xác hoạt động vận động mà không cần cấy ghép thiết bị phẫu thuật.

Nhóm nghiên cứu cho biết: “Công trình của chúng tôi đã cung cấp bằng chứng cho thấy di truyền học tạo ra phản ứng hành vi ở những con chuột di chuyển tự do trong khi nhắm mục tiêu vào vùng não sâu. Di truyền sinh học có tiềm năng thay đổi cách tiếp cận đối với nghiên cứu khoa học thần kinh và khám phá ra các phương pháp mới để hiểu và điều trị các chứng rối loạn não người.”

Sử dụng mô hình chuột, nhóm nghiên cứu đã đưa một cấu trúc virus chứa các kênh ion TRPV1 tới các tế bào thần kinh được chọn lọc về mặt di truyền. Sau đó, họ truyền một luồng nhiệt nhỏ thông qua sóng siêu âm hội tụ cường độ thấp đến các tế bào thần kinh được chọn trong não thông qua một thiết bị. Hơi nóng, chỉ ấm hơn vài độ so với nhiệt độ cơ thể, đã kích hoạt kênh ion TRPV1, hoạt động như một công tắc để bật hoặc tắt các tế bào thần kinh.

Công trình này xây dựng dựa trên nghiên cứu được thực hiện trong phòng thí nghiệm của Cui đã được công bố trên tạp chí Scientific Reports vào năm 2016. Lần đầu tiên Cui và nhóm của ông phát hiện ra rằng chỉ riêng sóng siêu âm có thể ảnh hưởng đến hoạt động của kênh ion và có thể dẫn đến những cách mới và không xâm lấn để kiểm soát hoạt động của các tế bào cụ thể . Trong nghiên cứu của mình, họ phát hiện ra rằng sóng siêu âm hội tụ đã điều chỉnh dòng điện chạy qua các kênh ion trung bình lên đến 23%, tùy thuộc vào kênh và cường độ kích thích. Sau công trình nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy gần 10 kênh ion có khả năng này, nhưng tất cả chúng đều nhạy cảm cơ học, không nhạy cảm nhiệt.

Công trình cũng xây dựng dựa trên khái niệm di truyền quang học, sự kết hợp giữa biểu hiện có mục tiêu của các kênh ion nhạy cảm với ánh sáng và sự phân phối ánh sáng chính xác để kích thích các tế bào thần kinh nằm sâu trong não. Trong khi di truyền quang học đã tăng cường khám phá các mạch thần kinh mới, nó bị hạn chế về độ sâu thâm nhập do tán xạ ánh sáng và cần phải phẫu thuật cấy ghép các sợi quang học.

Chen cho biết, di truyền sinh học hứa hẹn sẽ nhắm mục tiêu vào bất kỳ vị trí nào trong não chuột với độ phân giải quy mô milimet mà không gây ra bất kỳ tổn thương nào cho não.

Lược dịch

ThS. Nguyễn Viết Khẩn

Tham khảo

  1. Yaoheng Yang, Christopher Pham Pacia, Dezhuang Ye, Lifei Zhu, Hongchae Baek, Yimei Yue, Jinyun Yuan, Mark J. Miller, Jianmin Cui, Joseph P. Culver, Michael R. Bruchas, Hong Chen. Sonothermogenetics for noninvasive and cell-type specific deep brain neuromodulation. Brain Stimulation, 2021; 14 (4): 790 DOI: 10.1016/j.brs.2021.04.021

        2. https://www.sciencedaily.com/releases (28/02/2021)

Trả lời