Konstgjord nervcell kommunicerar precis som riktig
Forskare vid Karolinska Institutet har lyckats bygga en fullt fungerande nervcell med hjälp av organisk bioelektronik. Denna konstgjorda nervcell innehåller inga ”levande” delar, men har förmågan att härma och kommunicera med mänskliga nervceller på samma sätt som dessa kommunicerar med varandra.
Nervceller är isolerade från varandra och kommunicerar med hjälp av kemiska signaler, så kallade signalsubstanser eller neurotransmittorer. I nervcellen omvandlas signalsubstanserna till elektriska impulser som färdas längs med cellens membran tills de når andra änden av cellen. Där omvandlas den elektriska signalen till kemiska signaler, som förs vidare till nästa cell.
För att påverka kommunikationen mellan nervceller hos människa använder man idag elektrisk stimulering. Men nu har forskare vid Swedish Medical Nanoscience Center vid Karolinska Institutets institution för neurovetenskap, i samarbete med kollegor vid Linköpings universitet, byggt en liten organisk bioelektronisk komponent, som kan känna av kemiska signaler och sedan skicka dessa vidare till mänskliga celler.
– Vår konstgjorda nervcell är gjord av konduktiva polymerer, alltså en form av plast som leder ström. På samma sätt som mänskliga nervceller känner den konstgjorda cellen av förändringar i en kemisk signal, som sedan omvandlas till en elektrisk signal. Via elektronisk mjukvara och hårdvara kan signalen skickas vidare till önskad plats, där en omvandling sker till en kemisk signal som nu kan verka på nästa cell. Vi illustrerar detta med frisättning av neruotransmittorn acetylkolin, vars effekt på mänskliga celler kan följas i ett mikroskop, säger Agneta Richter-Dahlfors, forskningsledare och professor i cellulär mikrobiologi.
Forskarna hoppas att deras innovation, som presenteras i den vetenskapliga tidskriften Biosensors & Bioelectronics, ska kunna förbättra behandlingar av neurologiska sjukdomar som idag är beroende av det traditionella sättet att elektriskt stimulera nervceller. Den nya tekniken gör det möjligt att stimulera nervceller mer specifikt med hjälp av signalsubstanser av betydelse för olika funktioner i kroppen. I framtiden skulle detta till exempel kunna hjälpa läkare att kringgå skadade nervceller och återskapa normal funktion.
– Än så länge är vår konstgjorda nervcell förhållandevis stor, men med hjälp av modern nanoteknik kan vi minska storleken och så småningom kan det bli ett implantat som man kan operera in i patienten. Vi tror att man i framtiden skall kunna placera delen som känner av de kemiska signalerna i en del av kroppen och koppla den trådlöst så att signalsubstanser levereras i en annan del av kroppen. Denna typ av autoreglering eller fjärkontroll öppnar nya och spännande möjligheter för forskning och utveckling av behandlingar av neurologiska sjukdomar, säger Agneta Richter-Dahlfors.
Forskningen har finansierats med stöd av Carl Bennet AB, VINNOVA, Karolinska Institutet, Vetenskapsrådet, Swedish Brain Power, Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, Kungliga vetenskapsakademien samt Önnesjöstiftelsen.
Se en film om de nya forskningsrönen
Publikation: “An organic electronic biomimetic neuron enables auto-regulated neuromodulation”, Daniel T. Simon, Karin C. Larsson, David Nilsson, Gustav Burström, Dagmar Galter, Magnus Berggren, Agneta Richter-Dahlfors, Biosensors & Bioelectronics, first online 22 April 2015, Volume 71, 15 September 2015, Pages 359–364.
För mer information, kontakta
Agneta Richter-Dahlfors, professor
Forskningsledare vid Swedish Medical Nanoscience Center
Institutionen för neurovetenskap, Karolinska Institutet
Tel: 08 524 874 25
E-post: Agneta.Richter.Dahlfors@ki.se
Benjamin Libberton, postdoc
Kommunikationsansvarig vid Swedish Medical Nanoscience Center
Institutionen för neurovetenskap, Karolinska Institutet
Tel: 0737259236
E-post: Benjamin.Libberton@ki.se
Kontakta presstjänsten och hämta bilder
Karolinska Institutet är ett av världens ledande medicinska universitet med visionen att på ett avgörande sätt bidra till att förbättra människors hälsa. I Sverige står Karolinska Institutet för drygt 40 procent av den medicinska akademiska forskningen och har det största utbudet av medicinska utbildningar. Varje år utser Nobelförsamlingen vid Karolinska Institutet mottagare av Nobelpriset i fysiologi eller medicin.
Taggar:
