开创性新技术：利用微小的磁性粒子远程激活脑细胞

科学家开发了一种新技术，利用微小的磁性粒子远程激活脑细胞；研究人员表示，在大鼠身上的这一发现可能会导致开发一类新的非侵入性神经疾病治疗方法。

　　

发表在《先进科学》杂志上的这项开创性技术被称为“磁机械刺激”，它可以用体外的磁性装置刺激被称为星形胶质细胞的触觉敏感脑胶质细胞。

显微镜下的磁微粒，或称微磁铁，附着在星形胶质细胞上，用作微型机械开关，当一个强磁铁放置在靠近头部的位置时，可以打开细胞。

合著者Alexander V. Gourine教授(伦敦大学学院心血管和代谢神经科学中心)说:“星形胶质细胞是遍布大脑的星形细胞。它们战略性地位于脑血管和神经细胞之间。这些细胞为神经元提供必要的代谢和结构支持，调节神经回路活动，还可能作为大脑环境的多功能测量员，感知潜在的代谢不足。

“利用磁场控制大脑星形胶质细胞的能力，为研究人员提供了一个新的工具，来研究这些细胞在健康和疾病中的功能，这可能对未来开发新型和有效的治疗一些常见神经疾病，如癫痫和中风的方法很重要。”

资深作者Mark Lythgoe教授(伦敦大学学院高级生物医学成像中心)说:“因为星形胶质细胞对触摸很敏感，用磁性粒子装饰它们意味着你可以在体外使用磁铁对细胞进行微小的刺激，从而控制它们的功能。”这种远程控制星形胶质细胞的能力为理解它们的功能提供了一个新工具，并可能有潜力治疗大脑疾病。”

在开发MMS的过程中，伦敦大学学院的科学家们着手创造一种与临床更相关的脑细胞控制技术。这与其他现有的研究工具形成了鲜明对比，例如光遗传学和化学遗传学，它们需要将外源基因插入脑细胞，通常是在病毒的帮助下。这种对基因修饰的需求一直是现有方法临床转化的主要障碍。

首席研究员Yu Yichao博士(伦敦大学学院高级生物医学成像中心)说:“我们的新技术使用磁粒子和磁铁来远程和精确地控制脑细胞活动，重要的是，做到这一点无需向大脑引入任何设备或外来基因。”

“在这项基于实验室的研究中，我们用一种抗体包裹了显微镜下的磁性颗粒，使它们能够特异性地与星形胶质细胞结合。然后将这些颗粒通过注射送到大鼠的目标脑区。

“使用微磁体的另一个优势是，它们在核磁共振扫描中会发光，这样我们就可以跟踪它们的位置，并瞄准大脑非常特定的部分，以精确控制大脑功能。”

Lythgoe教授因其“对医学进步的基础科学贡献”而获得了2021年英国皇家医学学会埃利森-克利夫奖，他补充道:“我们对这项技术的临床潜力感到非常兴奋。与现有的方法不同，MMS利用了触摸特定脑细胞的显著敏感性，因此既不需要基因改造，也不需要植入设备。这使得MMS成为一种很有前途的替代疗法，与目前使用的需要将电极插入大脑的深部脑刺激技术相比，其侵入性更小。”

Journal Reference:

1. Yichao Yu, Christopher Payne, Nephtali Marina, Alla Korsak, Paul Southern, Ana García‐Prieto, Isabel N. Christie, Rebecca R. Baker, Elizabeth M. C. Fisher, Jack A. Wells, Tammy L. Kalber, Quentin A. Pankhurst, Alexander V. Gourine, Mark F. Lythgoe. Remote and Selective Control of Astrocytes by Magnetomechanical Stimulation. Advanced Science, 2021; 2104194 DOI: 10.1002/advs.202104194