NyheterForskning

Konstgjord nervcell kommunicerar precis som riktig

Publicerat 2015-06-24 08:00. Uppdaterat 2015-09-07 15:13This page in English

 

 

Foto och redigering: Erik Cronberg

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.

Neurologiska sjukdomar 

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 man vi minska storleken och så småningom kan det bli ett implantat som man kan operera in i patienten. Vi tror att man i framtiden ska 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.

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

BioteknikNeurovetenskap