SLA-il trattamento con campo magnetico (a sinistra) non influisce direttamente sui componenti cellulari danneggiati, come i mitocondri (a destra). Agisce invece indirettamente modificando l’attività di alcuni geni. Immagine crediti: HZDR / B. Schröder
Uno studio condotto dal biologo cellulare Dr. Arun Pal presso l’HZDR, in collaborazione con partner di ricerca di Dresda e Rostock, ha scoperto che i campi elettromagnetici alternati possono invertire parzialmente importanti alterazioni patologiche nelle cellule nervose umane.
La scoperta è stata pubblicata sulla rivista Cells.
In colture cellulari di motoneuroni umani derivati da pazienti affetti da SLA, la stimolazione elettromagnetica ha migliorato il trasporto di mitocondri e lisosomi lungo gli assoni e ha riattivato i processi coinvolti nella riparazione del danno al DNA. Allo stesso tempo, si è osservata una modifica nell’attività di migliaia di geni. Questa ricerca apre nuove prospettive per approcci terapeutici non farmacologici.
Negli individui sani, i cosiddetti motoneuroni – cellule nervose specializzate situate nella corteccia cerebrale, nel tronco encefalico e nel midollo spinale – inviano segnali ai muscoli scheletrici, innescando e controllando il movimento. Nella sclerosi laterale amiotrofica (SLA), questi neuroni subiscono gravi danni e perdono progressivamente la capacità di trasmettere segnali. Di conseguenza, i muscoli non ricevono più le istruzioni necessarie per funzionare e si atrofizzano gradualmente. I problemi che interessano braccia e gambe sono spesso tra i primi sintomi, sebbene alcuni pazienti sviluppino inizialmente difficoltà di linguaggio o di deglutizione.
La patologia della SLA comporta alterazioni del metabolismo dell’RNA, aggregazione proteica, difetti del citoscheletro che compromettono il trasporto degli organelli e disfunzione mitocondriale, portando in ultima analisi alla neurodegenerazione. Le terapie attuali offrono solo modesti prolungamenti della sopravvivenza, sottolineando l’urgente necessità di approcci terapeutici alternativi.
Un nuovo approccio di ricerca che utilizza i campi elettromagnetici
Presso l’HZDR, il progetto di ricerca ThaXonian (Terapia Assonale Magnetica) sta esplorando un nuovo approccio per il trattamento delle malattie neurodegenerative, in particolare la SLA, utilizzando campi elettromagnetici.
Nell’ambito di un sottoprogetto, il team di ricerca ha studiato i motoneuroni derivati da cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) ottenute da individui affetti da SLA familiare. I ricercatori si sono concentrati in particolare sul gene FUS, che svolge un ruolo chiave, tra le altre funzioni, nella riparazione del DNA.
Queste indagini sono state rese possibili da un microscopio a scansione laser ad alte prestazioni, in grado di catturare immagini dettagliate in tempo reale di cellule viventi. Le cellule studiate presentavano diverse mutazioni nel gene FUS, noto per causare la SLA. Utilizzando camere di coltura specializzate, i ricercatori sono stati in grado di separare fisicamente i corpi cellulari dai loro assoni. Ciò ha permesso loro di osservare in tempo reale al microscopio il movimento dei mitocondri e dei lisosomi lungo gli assoni.
Una frequenza ottimale di 25 hertz
Il team ha utilizzato correnti alternate sinusoidali per alimentare le bobine elettromagnetiche e ha variato sistematicamente la frequenza, l’intensità del campo e l’orientamento del campo magnetico. Una frequenza di 25 hertz si è rivelata particolarmente efficace. In queste condizioni, il trasporto degli organelli, precedentemente compromesso, è stato notevolmente accelerato. L’effetto è persistito per circa otto giorni dopo l’ultima sessione di stimolazione, per poi svanire gradualmente.
Per studiare come i campi magnetici influenzano le cellule nervose, il team di ThaXonian ha confrontato due approcci sperimentali. I risultati hanno mostrato che un singolo trattamento con campo magnetico non produceva alcun effetto immediato. Al contrario, dopo quattro sessioni di trattamento, gli effetti benefici persistevano fino a otto giorni.
“Questo suggerisce che i campi magnetici non agiscono direttamente sui meccanismi di trasporto all’interno delle cellule nervose”, spiega Pal. “Sembrano invece innescare cambiamenti di durata maggiore all’interno delle cellule. Ciò potrebbe essere vantaggioso per potenziali applicazioni future, in quanto potrebbe non essere necessario un trattamento continuo”.
Le cellule passano a un nuovo programma di espressione genica
Questa interpretazione è coerente con l’analisi del trascrittoma, che esamina l’insieme completo dei geni espressi in un dato momento. I miglioramenti osservati nelle cellule nervose sono stati accompagnati da sostanziali cambiamenti nell’attività genica. Prima della stimolazione con campo magnetico, i motoneuroni sani e quelli affetti da SLA non trattati mostravano modelli di espressione genica distinti. Dopo la stimolazione, tuttavia, le cellule trattate sono diventate straordinariamente simili, indipendentemente dal loro background genetico: entrambi i gruppi sono passati a uno stato cellulare precedentemente inosservato.
Tra i geni attivati figuravano quelli associati alla formazione della matrice extracellulare, all’adesione cellulare, alle vie di segnalazione, alla biogenesi mitocondriale e alla stabilità dei microtubuli. Negli assoni, i microtubuli fungono essenzialmente da sistema ferroviario lungo il quale le proteine motrici spingono mitocondri, lisosomi e altro materiale cellulare. Le modifiche nell’attività di queste proteine motrici potrebbero anche contribuire a spiegare perché, in seguito al trattamento, gli organelli non solo si muovevano più velocemente, ma in alcuni casi cambiavano anche la loro direzione di marcia.
Inoltre, la stimolazione con campo magnetico ha migliorato la risposta delle cellule al danno al DNA indotto sperimentalmente. La proteina FUS, che risulta alterata nella forma di SLA studiata, è stata nuovamente reclutata in modo più efficiente nei siti di danno al DNA nel nucleo cellulare. Allo stesso tempo, si è osservata una diminuzione degli aggregati patologici di FUS nel citoplasma. Poiché sia il trasporto assonale che la riparazione del DNA sono essenziali per la sopravvivenza dei motoneuroni, questi risultati potrebbero indicare promettenti prospettive per la futura ricerca terapeutica.
Nel complesso, i risultati suggeriscono che la stimolazione con campo magnetico influisce su diversi processi cellulari cruciali per la funzione e la stabilità delle cellule nervose. Il team di ricerca è incoraggiato dalla prospettiva che questo approccio non invasivo e privo di farmaci possa rivelarsi rilevante non solo per la SLA, ma potenzialmente anche per altre malattie neurodegenerative.
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Non ci sono ancora prove di un trattamento per i pazienti
I ricercatori sottolineano, tuttavia, che lo studio è stato condotto esclusivamente su cellule in coltura. Saranno necessarie ulteriori indagini per determinare se gli effetti osservati possano essere riprodotti nel complesso sistema nervoso dei pazienti, quali strutture cellulari rilevino i campi magnetici e se la stimolazione a lungo termine sia sicura. Anche l’intensità del campo magnetico necessaria rappresenta una sfida tecnica per le potenziali applicazioni nel corpo umano.
Fonte:Cells