Jak ultradźwięki mogą pomóc powstrzymać chorobę Parkinsona
Istnieją dwie główne przeszkody w opracowywaniu skutecznych leków na chorobę Alzheimera, Parkinsona i inne choroby niszczące mózg. Pierwszym jest pokonanie bariery krew-mózg, a drugim dostarczenie leku w precyzyjne miejsce i upewnienie się, że nie rozprzestrzeni się on na resztę mózgu.
Teraz nowe podejście, które wykorzystuje wiązki ultradźwiękowe i mikropęcherzyki, może być nieinwazyjnym sposobem bezpiecznego dostarczania leków do określonych miejsc w mózgu.
Technika ta nazywa się skupioną ultrasonografią (FUS) i obiecuje otworzyć drzwi dla tysięcy leków, które mogłyby leczyć szereg chorób mózgu, gdyby mogły przekroczyć barierę krew-mózg.
Naukowcy z Uniwersytetu Columbia w Nowym Jorku, którzy opracowali urządzenie FUS, wykazali, że pomogło ono zahamować wczesny postęp choroby Parkinsona i poprawić funkcjonowanie mózgu u myszy.
Opisują wyniki w niedawnym Journal of Controlled Release artykuł do studium.
Technika FUS tymczasowo otwiera barierę krew-mózg w określonej części mózgu, aby umożliwić lekom dotarcie tylko do tej części.
Otwarcie bariery krew-mózg
Bariera krew-mózg jest złożoną cechą naczyń krwionośnych, które odżywiają mózg i resztę ośrodkowego układu nerwowego.
Bariera zapobiega przedostawaniu się patogenów i potencjalnie szkodliwych substancji z krwiobiegu do miąższu, czyli tkanki funkcjonalnej mózgu.
Technika FUS przesyła impulsy ultradźwiękowe przez czaszkę do precyzyjnego miejsca w mózgu. Kiedy impulsy napotykają mikropęcherzyki, które naukowcy wstrzyknęli do krwiobiegu, powodują oscylacje mikropęcherzyków między ściankami maleńkich naczyń krwionośnych.
Oscylujące mikropęcherzyki powodują odwracalny wzrost przepuszczalności bariery krew-mózg w tym miejscu.
Kiedy wiązki FUS zatrzymują się, mikropęcherzyki przestają oscylować, a tymczasowy dostęp przez barierę krew-mózg zamyka się.
FUS wysyła geny i białka do mózgu
W ramach ostatnich badań zespół skupił się na chorobie Parkinsona. Wykazali, że mogą wykorzystać FUS do dostarczania genów i białek zmieniających mózg przez barierę krew-mózg.
Po przekroczeniu bariery geny i białka częściowo przywróciły w mózgu szlaki uwalniania dopaminy. Utrata zdolności wytwarzania dopaminy - przekaźnika chemicznego, który jest ważny dla kontrolowania ruchu - jest wczesną cechą choroby Parkinsona.
Naukowcy zauważyli również zmniejszenie niektórych behawioralnych objawów choroby Parkinsona u myszy.
„Odkryliśmy zarówno behawioralną, jak i anatomiczną poprawę neuronalną w mózgu” - mówi Elisa Konofagou, jedna ze starszych autorek badania, która jest profesorem inżynierii biomedycznej, a także radiologii.
Prof. Konofagou mówi, że ona i jej zespół jako pierwsi zastosowali dostępne leki w celu przywrócenia szlaku uwalniania dopaminy we wczesnej chorobie Parkinsona.
Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) w Stanach Zjednoczonych właśnie udzieliła badaczom zwolnienia z urządzenia badawczego, aby mogli bezpiecznie przetestować je jako sposób dostarczania leków osobom z chorobą Alzheimera.
Przenośny system do zabiegów domowych
Zespół prof. Konofagou jest jedyną grupą w USA, która uzyskała zgodę FDA na próbę otwarcia bariery krew-mózg za pomocą ultradźwięków. Inni, którzy pracują w tej dziedzinie, wykorzystują nanocząsteczki do otwierania bariery krew-mózg lub MRI do kierowania procedurą.
Urządzenie FUS, które opracowała prof. Konofagou i jej zespół, jest mniejsze, szybsze i tańsze. Wykorzystuje przetwornik jednoelementowy zamiast hełmu mieszczącego ponad 1000 elementów. Ponadto jego „system neuronawigacji” nie wymaga rezonansu magnetycznego. Zespół porównuje to do tego, którego używają neurochirurdzy, z tym wyjątkiem, że używa przetwornika ultradźwiękowego zamiast instrumentu chirurgicznego.
Zespół przewiduje przenośny system FUS, który lekarze mogą z łatwością wjeżdżać i wyjeżdżać z pokoi pacjentów w szpitalu oraz pewnego dnia, nawet w ich domach i poza nimi. Ponadto czas zabiegu trwa tylko około pół godziny, zamiast 3 lub 4 godzin niezbędnych do zabiegu pod kontrolą MRI.
Po przeprowadzeniu próby na osobach z chorobą Alzheimera prof. Konofagou planuje przetestować urządzenie na osobach z chorobą Parkinsona.
„Udało nam się zahamować szybki postęp neurodegeneracji, jednocześnie poprawiając funkcje neuronów. Oczekujemy, że nasze badanie otworzy nowe możliwości terapeutyczne dla wczesnego leczenia chorób ośrodkowego układu nerwowego ”.
Prof. Elisa Konofagou
