La magnetogenetica rappresenta una frontiera innovativa nel campo della neuroscienza, permettendo agli scienziati di attivare cellule bersaglio geneticamente modificate attraverso l’uso di magneti. Questa tecnologia si distingue per l’impiego di nanoparticelle magnetiche e campi magnetici a breve raggio, escludendo il rischio di influenze involontarie sul comportamento umano.
Il funzionamento di questa tecnologia si basa sull’integrazione di una proteina meccanosensibile, denominata Piezo, con una nanoparticella magnetica di soli 200 nanometri (0,0002 millimetri). La proteina Piezo, il cui nome deriva dal termine greco per “pressione”, è un canale proteico che, quando stimolato meccanicamente, può attivare una cellula. Questo meccanismo è essenziale per la percezione del tatto leggero.
L’attivazione dei canali Piezo avviene mediante un campo magnetico rotante che muove le nanoparticelle magnetiche, generando un torque (forza rotazionale) che stimola meccanicamente i canali. È importante notare che le nanoparticelle attivano solo la variante di Piezo introdotta dai ricercatori nelle cellule, e non le proteine Piezo native.
Il team di ricerca guidato da Seo-Hyun Choi ha dimostrato la possibilità di indirizzare la proteina e la nanoparticella a specifici gruppi di cellule nel cervello dei topi. In presenza di un campo magnetico, queste cellule venivano attivate, influenzando comportamenti come l’aumento dell’appetito o la cura più attenta della prole.
Questa tecnologia, definita da alcuni come un po’ “frankensteiniana”, consente di manipolare l’attività cerebrale degli animali con una precisione temporale elevata, senza necessità di dispositivi montati sulla testa. Le precedenti tecnologie, che utilizzavano luce o elettricità, richiedevano sempre un cavo o un dispositivo collegato al cranio dell’animale. La magnetogenetica, invece, garantisce una completa libertà di movimento, migliorando il benessere degli animali e facilitando lo studio del comportamento sociale in esperimenti con più soggetti.
Sebbene l’uso di questa tecnologia negli esseri umani non sia imminente, la stimolazione dei circuiti cerebrali umani è già una realtà attraverso terapie come la stimolazione cerebrale profonda (DBS), utilizzata per trattare malattie come il Parkinson mediante la stimolazione elettrica dei neuroni dopaminergici. In futuro, la magnetogenetica potrebbe offrire un metodo alternativo per la stimolazione mirata dei neuroni, al fine di alleviare i sintomi di tali disturbi.
Il professor Cheon Jinwoo, autore principale dello studio, ha sottolineato le potenzialità di questa tecnologia nel contribuire alla comprensione delle funzioni cerebrali, nello sviluppo di reti neurali artificiali sofisticate, nelle tecnologie di interfaccia cervello-computer bidirezionali e nei nuovi trattamenti per i disturbi neurologici. Lo studio è stato pubblicato su Nature Nanotechnology.