ابداع غیرتهاجمی‌ترین فناوری برای درمان بیماری‌های مغزی

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ، محققان در دانشگاه واشنگتن نوعی فناوری غیرتهاجمی ابداع کرده‌اند که امکان اصلاح ژنتیکی دقیق نورون‌های مغزی را فراهم می‌کند. این فناوری پیشگامانه، با ادغام دستگاه آکوستیک هولوگرافیک و مهندسی ژنتیک امکان هدف گیری دقیق نورون‌های خاصی را در مغز را فراهم می‌کند.

بیماری‌های مغزی انسان، مانند پارکینسون، مناطق متعددی را تحت تأثیر قرار می‌دهند و به فناوری‌هایی نیاز دارند که بتوانند به طور دقیق و انعطاف پذیر به همه مناطق آسیب دیده به طور همزمان بپردازند.

این پژوهشگران روشی به نام «AhSonogenetics» یا «سونوژنتیک هولوگرافیک پرتو هوایی» توسعه داده اند. این روش از یک دستگاه فراصوت پوشیدنی غیرتهاجمی برای اصلاح ژنتیکی نورون‌های انتخاب شده در مغز موش استفاده می‌کند.

«هونگ چن» «Hong Chen» دانشیار مهندسی پزشکی در دانشکده مهندسی مک کلوی دانشکده پزشکی علوم اعصاب و مهندسی دانشگاه واشنگتن و مجری این تحقیقات می‌گوید: با فعال کردن نورومدولاسیون دقیق و انعطاف پذیر خاص نوع سلولی، بدون روند‌های تهاجمی، روش «AhSonogenetics» ابزار قدرتمندی برای بررسی مدار‌های عصبی دست نخورده و مداخلات امیدوارکننده برای اختلالات عصبی ارائه می‌کند.

این روش چندین پیشرفت تازه این گروه از محققان را در یک فناوری واحد ادغام می‌کند. آنها در سال ۲۰۲۱، این فناوری را معرفی کردند، روشی که از فراصوت متمرکز برای واردکردن یک ساختار ویروسی حاوی کانال‌های یونی حساس به فراصوت به نورون‌های انتخاب شده ژنتیکی مغز استفاده می‌کند.

این روش از فراصوت متمرکز با شدت کم استفاده می‌کند تا یک انفجار کوتاه از گرما ایجاد کرده، کانال‌های یونی را باز و نورون‌ها را فعال کند. تیم چن اولین گروهی بودند که نشان دادند سونوژنتیک می‌تواند بر رفتار موش‌هایی که آزادانه حرکت می‌کنند تأثیر بگذارد.

در سال ۲۰۲۲، چن و اعضای آزمایشگاهش دستگاه انعطاف پذیر و همه کاره‌ای به نام «فراسطح آکوستیک باینری فعال با پرتو هوایی» طراحی و چاپ سه بعدی کردند که به آنها امکان دستکاری پرتو‌های فراصوت را می‌داد.

این پژوهشگران اکنون روی نسخه Sonogenetics ۲.۰ کار می‌کند که مزایای سونوگرافی و مهندسی ژنتیک را برای تنظیم دقیق و غیرتهاجمی نورون‌های خاصی در مغز انسان‌ها و حیوانات ترکیب می‌کند.

Sonogenetics روش دقیقی را برای کنترل فعالیت مغز در اختیار محققان قرار می‌دهد، در حالی که فناوری پرتو هوایی خم شدن یا هدایت امواج صوتی را برای ایجاد الگو‌های پرتویی دلخواه در مغز با وضوح فضایی بالا امکان پذیر می‌کند.

این پژوهشگران می‌گویند: پرتو هوایی فناوری است که در مقایسه با فناوری‌های معمولی، امکان هدف گیری دقیق منطقه‌ای کوچک تر، انعطاف پذیری هدایت به مناطق هدف گذاری شده مغز و هدف قرار دادن چندین ناحیه مغزی به طور همزمان را فراهم می‌کند.

چن و همکارانش به طور جداگانه هرکدام یک فراسطح پرتو هوایی را طراحی کردند تا به عنوان مبنایی برای  دستگاه‌های فراصوت پوشیدنی مناسب برای کاربرد‌های مختلف و مکان‌های دقیق مغز طراحی شوند.

آنها این روش را روی یک مدل موش مبتلا به بیماری پارکینسون آزمایش کردند. آنها با استفاده از AhSonogenetics، دو ناحیه مغز را به طور همزمان در موش با موفقیت تحریک کردند و نیاز به چندین ایمپلنت یا مداخله را از بین بردند. این تحریک نقایص حرکتی مربوط به پارکینسون مانند حرکات آهسته، مشکل در راه رفتن و رفتار‌های یخ زدگی را در مدل موش کاهش داد.

یافته‌های مطالعه اثبات مفهوم در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شد.