Ультразвук и генная модификация как инструмент неинвазивной стимуляции мозга

Ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе разработали метод, который они называют сонотермогенетикой, сочетающий ультразвук и генетическую модификацию для достижения неинвазивного нейронного контроля в глубоких областях мозга. Методика включает в себя использование вирусных векторов для введения генетического материала, кодирующего ионные каналы, в определенные нейроны мозга. Затем внешний ультразвуковой зонд обеспечивает мягкий нагрев, который активирует ионные каналы, позволяя исследователям включать или выключать определенные нейроны. Новый подход может привести к созданию эффективных неинвазивных методов лечения неврологических заболеваний, таких как болезнь Паркинсона.

Информация об этом исследовании была опубликована в журнале Brain Stimulation.

Методы, позволяющие исследователям включать или выключать нейроны, в последние годы становятся все более популярными как в качестве исследовательского инструмента, так и в качестве потенциального механизма лечения неврологических заболеваний. Одним из наиболее широко известных является оптогенетика, в которой генетически модифицированные нейроны включаются или выключаются с помощью света. Однако этот подход обычно требует хирургической имплантации оптических волокон в мозг.

Новая методика может обеспечить глубокую стимуляцию мозга, но без необходимости хирургического вмешательства. Она основана на доставке в мозг вирусных векторов, которые могут воздействовать на определенные нейроны. Векторы несут генетический материал, который кодирует термочувствительные ионные каналы. Когда нейрон экспрессирует эти каналы, на него можно воздействовать с помощью ультразвука, который создает тепло в небольшой области мозга (~1 мм).

На данный момент исследовательская группа протестировала эту технологию на мышах и доставила ионный канал TRPV1 к определенным нейронам, используя при этом ультразвуковое устройство, закрепленное на голове, для достижения локализованного нагрева. Поскольку методика неинвазивна, она имеет потенциал для распространения на крупных животных и, возможно, на людей в будущем, говорят исследователи.