科學家使用微磁體遠程控制腦細胞
磁力刺激的圖解 圖片來源：UCL 的 Yichao Yu 和 Mark Lythgoe
倫敦大學學院的科學家們開發了一種新技術，利用微觀磁性粒子遠程激活腦細胞；研究人員表示，在大鼠身上的這一發現可能會導致開發出一類新的神經系統疾病非侵入性療法。
發表在Advanced Science上的這項名為“磁機械刺激”的開創性技術允許用體外的磁性裝置刺激稱為星形膠質細胞的觸敏腦膠質細胞。
微觀磁性粒子或微磁體附著在星形膠質細胞上，用作微型機械開關，當強磁體放置在頭部附近時，可以“打開”細胞。
合著者 Alexander Gourine 教授（倫敦大學學院心血管和代謝神經科學中心）說：“星形膠質細胞是遍布大腦的星形細胞。它們戰略性地位于腦血管和神經細胞之間。這些細胞為神經元提供必要的代謝和結構支持，調節神經元回路活動，還可以作為大腦環境的多功能測量員，調整以感知潛在代謝不足的情況。
“使用磁場控制腦星形膠質細胞的能力為研究人員提供了一種新工具來研究這些細胞在健康和疾病中的功能，這對于未來開發一些常見的神經系統疾病（如癲癇和中風。”
BMM-880/BMM-880BD正置大平臺明暗場金相顯微鏡
資深作者 Mark Lythgoe 教授（倫敦大學學院高級生物醫學成像中心）說：“因為星形膠質細胞對觸摸很敏感，所以用磁性粒子裝飾它們意味著你可以使用磁鐵從體外給細胞一個微小的刺激，因此，控制它們的功能。這種遠程控制星形膠質細胞的能力為了解其功能提供了一種新工具，并可能具有治療腦部疾病的潛力。”
在開發 MMS 的過程中，UCL 的科學家們著手創造一種與臨床更相關的腦細胞控制技術。這與其他現有研究工具形成鮮明對比，例如光遺傳學和化學遺傳學，后者需要將外來基因插入腦細胞，通常在病毒的幫助下。這種對基因改造的需求一直是現有方法臨床轉化的主要障礙。
首席研究員 Yuichao Yu 博士（倫敦大學學院高級生物醫學成像中心）說：“我們的新技術使用磁性粒子和磁體來遠程和精確地控制腦細胞活動，重要的是，它無需將任何設備或外來基因引入大腦。
“在基于實驗室的研究中，我們用一種抗體包覆了微小的磁性顆粒，使它們能夠與星形膠質細胞特異性結合。然后通過注射將顆粒輸送到大鼠的目標大腦區域。
“使用微磁體的另一個優點是它們在 MRI 掃描時會亮起，因此我們可以跟蹤它們的位置并瞄準大腦的非常特殊的部分，從而精確控制大腦功能。”
Lythgoe 教授因其“對基礎科學對醫學進步的貢獻”而獲得了 2021 年皇家醫學學會 Ellison-Cliffe 獎，他補充說：“我們對這項技術感到非常興奮，因為它具有臨床潛力。與現有方法相比，MMS利用了某些腦細胞對觸摸的顯著敏感性，因此既不需要基因改造，也不需要植入設備。與目前使用的需要將電極插入大腦的深部腦刺激技術相比，這使得 MMS 成為一種有希望的候選者，作為一種侵入性較小的替代療法。”
參考文獻：
Yichao Yu、Christopher Payne、Nephtali Marina、Alla Korsak、Paul Southern、Ana García-Prieto、Isabel N. Christie、Rebecca R. Baker、Elizabeth MC Fisher、Jack A 撰寫的“通過磁力刺激對星形膠質細胞進行遠程和選擇性控制” . Wells、Tammy L. Kalber、Quentin A. Pankhurst、Alexander V. Gourine 和 Mark F. Lythgoe，2021 年 12 月 19 日，高級科學。
DOI：10.1002/advs.202104194