â PĂ„ sikt skulle den hĂ€r tekniken kunna anvĂ€ndas för att behandla neurologiska sjukdomar som epilepsi med extremt hög precision, sĂ€ger Daniel Simon, professor vid Linköpings universitet, LiU.
Den mÀnskliga hjÀrnan bestÄr av cirka 85 till 100 miljarder nervceller. Dessutom finns det ungefÀr lika mÄnga celler till i hjÀrnan som stöttar nervcellernas funktion med till exempel nÀring, syre och lÀkning. De kallas gliaceller och kan i sin tur delas in i mÄnga undergrupper. Mellan cellerna finns ett vÀtskefyllt utrymme som kallas den extracellulÀra miljön.
Skillnaden mellan miljön inuti cellerna och den utanför Àr viktig för cellfunktionen och en bÀrande del Àr transporten av olika typer av joner mellan de tvÄ miljöerna. Till exempel aktiveras nervceller nÀr koncentrationen av kaliumjoner förÀndras.
Skör biokemisk balans
Det Àr kÀnt sedan tidigare att en förÀndring i hela den extracellulÀra miljön pÄverkar nervcellernas och dÀrmed hjÀrnans aktivitet. Men det har Àn sÄ lÀnge varit okÀnt hur lokala förÀndringar i jonkoncentration pÄverkar den enskilda nerv- och gliacellen.
Tidigare försök att Àndra den extracellulÀra miljön har framför allt inneburit att man pumpar in nÄgon form av vÀtska. Men det innebÀr att den sköra biokemiska balansen rubbas och det blir svÄrt att veta om det Àr Àmnena i vÀtskan, det förÀndrade trycket eller att den extracellulÀra vÀtskan virvlas runt som leder till aktiviteten.
För att komma runt problemet har forskare vid Laboratoriet för organisk elektronik, LOE, vid LiU utvecklat en mikropipett vars diameter endast mÀter 2 mikrometer. Som en jÀmförelse Àr ett mÀnskligt hÄrstrÄ 50 mikrometer och en nervcell cirka 10.
Undersöka gliaceller
Med hjĂ€lp av den hĂ€r sĂ„ kallade jontroniska mikropipetten kan forskarna tillföra endast joner, som kalium och natrium, till den extracellulĂ€ra miljön för att se hur nervcellerna pĂ„verkas. Ăven gliacellernas aktivitet mĂ€ts, och dĂ„ specifikt typen astrocyter.
â Gliaceller Ă€r de celler som den andra â kemiska â halvan av hjĂ€rnan bestĂ„r av. Och den vet vi inte sĂ„ mycket om i och med att det inte funnits nĂ„got sĂ€tt att precist aktivera de cellerna dĂ„ de inte svarar pĂ„ elektrisk stimulans. Men bĂ„de nervceller och gliaceller gĂ„r att stimulera kemiskt, sĂ€ger Theresia Arbring Sjöström, forskare vid LOE.
Försöken gjordes pÄ skivor av hjÀrnvÀvnad frÄn möss i den del som kallas hippocampus.
â Nervcellerna svarade inte sĂ„ snabbt pĂ„ förĂ€ndringen i jonkoncentration som vi först hade vĂ€ntat oss. DĂ€remot svarade astrocyterna direkt och vĂ€ldigt dynamiskt. Först nĂ€r de var âmĂ€ttadeâ aktiverades nervcellerna. Det belyste den finjusterade dynamiken mellan olika typer av celler i hjĂ€rnan pĂ„ ett sĂ€tt som andra tekniker inte har lyckats med, sĂ€ger Theresia Arbring Sjöström.
Tiotusentals Àr bekanta med verktyget
Lite förenklat kan man sÀga att pipetten tillverkas genom att ett glasrör vÀrms upp och dras ut till bristningsgrÀnsen. Det leder till en mycket tunn och avsmalnande spets. Den typen av mikropipetter brukar anvÀndas inom neurovetenskapen för att skapa och mÀta elektrisk aktivitet i hjÀrnan.
I LiU-forskarnas jontroniska mikropipett Àr spetsen fylld med ett specialanpassat sÄ kallat jonbytarmembran vilket gör att den kan anvÀndas för att skapa aktivitet pÄ kemisk vÀg. I övrigt ser den identisk ut med den traditionella mikropipetten, och styrs pÄ liknande vis.
â Fördelen Ă€r att tiotusentals personer vĂ€rlden över Ă€r bekanta med verktyget och kan hantera det. Det kan förhoppningsvis göra att det kommer till anvĂ€ndning snabbare, sĂ€ger Daniel Simon.
NÀsta steg Àr att fortsÀtta studera kemisk signalering i bÄde frisk och sjuk hjÀrnvÀvnad med hjÀlp av mikropipetten. Forskarna vill ocksÄ utveckla leverans av lÀkemedel och studera dess verkan mot neurologiska sjukdomar som bland annat epilepsi.
Studien finansierades bland annat av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Europeiska forskningsrÄdet, VetenskapsrÄdet, Stiftelsen för strategisk forskning, samt EU-programmen Horizon Europe och Horizon 2020. Forskarna Theresia Arbring Sjöström, Magnus Berggren och Daniel Simon Àr aktieÀgare i det forskarkontrollerade immaterialrÀttsföretaget OBOE IPR AB som Àger patenten relaterade till forskningen som beskrivs och Àr moderbolag till Iontronics AB.
Artikeln: , Theresia Arbring Sjöström, Anton I. Ivanov, Nariman Kiani, Iwona Bernacka-Wojcik, Jennifer Samuelsson, Helena Saarela Unemo, Dionysios Xydias, Lida-Evmorfia Vagiaki, Sotiris Psilodimitrakopoulos, Ioannis Konidakis, Kyriaki Sidiropoulou, Emmanuel Stratakis, Magnus Berggren, Christophe Bernard, Daniel T. Simon, Small (2025), publicerad online 10 mars 2025. DOI: 10.1002/smll.202410906
