Geluid kan hersencellen aansturen

Net als in onze dagelijkse leefomgeving, slaan ook in de medische wereld draadloze uitvindingen aan. Denk bijvoorbeeld aan eetbare sensoren voor het meten van gas in de darmen of aan pacemakers.

In het verlengde daarvan heeft een team van Amerikaanse wetenschappers een doorbraak bewerkstelligd in het draadloos manipuleren van zoogdiercellen met behulp van geluid in een techniek die ‘sonogenetica’ wordt genoemd.

Wat is sonogenetica?

Sonogenetica betekent dat echografie wordt gebruikt om het gedrag van cellen op een niet-invasieve manier te veranderen. Echografie is veilig en kan door bot, spieren en andere weefsels gaan, waardoor het het ultieme hulpmiddel is voor het manipuleren van cellen diep in het lichaam.

Laagfrequente ultrasone golven kunnen zich richten op een bepaald eiwit dat gevoelig is voor het signaal. In dit experiment markeerden wetenschappers genetisch gemodificeerde cellen met een verhoogde concentratie TRPA1. Dit eiwit komt voor in hart- en hersencellen. Wanneer TRPA1 wordt gestimuleerd door de ultrasone golven, reageren ook de cellen. De uitkomst is afhankelijk van welk type cel wordt gestimuleerd. Een spiercel kan bijvoorbeeld samentrekken door de stimulatie of een neuron in de hersenen kan reageren door te ‘vuren’, wat wil zeggen dat tussen de hersencellen contact wordt gemaakt en een boodschap wordt doorgegeven.

Wat is de toepassing van sonogenetica?

Momenteel is voor de behandeling van aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson en epilepsie nodig dat elektroden in de hersenen van patiënten worden geïmplanteerd die bepaalde disfunctionele cellen stimuleren. Onderzoekers hopen dat sonogenetica op een dag deze invasieve therapieën kan vervangen.

In de toekomst denkt het Amerikaanse team dit te kunnen bereiken door de plaatsing en hoeveelheid TRPA1 in het lichaam aan te passen met behulp van gentherapie. Genafgiftetechnieken zijn al succesvol gebleken bij mensen, bijvoorbeeld in de behandeling van de belangrijkste oorzaak van blindheid en sikkelcelanemie.

Er is nog een tijdje te gaan voordat deze therapie werkelijkheid kan worden, maar de toekomst voor sonogenetica ziet er zeker rooskleurig uit.

 

Bron: Nat Commun 13, 600 (2022)