Nove drobne vsajene črpalke lahko neposredno injicirajo droge v možgane

Znanstveniki na Massachusetts Institute of Technology so razvili radikalno nov način za zdravljenje nevrodegenerativnih motenj, kot je Parkinsonova bolezen, in zveni precej čudno sci-fi. Njihov postopek vključuje vsaditev tanke sonde, ki je povezana z majhno črpalko v bolnikove možgane, ki prinaša natančno izmerjena in usmerjena zdravila na določena možganska področja. Čeprav je ta črpalka za implantacijo možganov daleč od nameščanja pri ljudeh, je v začetni študiji na laboratorijskih živalih pokazala obljube, ki so simptome podobne Parkinsonovi bolezni zdravili v laboratorijskih podganah in opicah.

Raziskovalci MIT so svoje ugotovitve objavili v časopisu v sredo Znanost Translational Medicine. Glavna ideja njihove naprave, imenovane "miniaturni nevronski sistem za dajanje zdravil" (MiNDS), je, da lahko natančno zdravi določene skupine nevronov, ne da bi povzročal stranske učinke. To izboljša predhodne metode, ki uvajajo zdravila v cerebrospinalno tekočino, kar lahko povzroči tudi neciljne učinke.

Trenutno se ljudje, ki živijo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot je Parkinsonova bolezen, soočajo z na videz nemogočimi alternativami: lahko bodisi pustijo, da se njihova bolezen razvije, kot se poslabšajo simptomi, kot so tresenje in izguba ravnotežja, ali pa jemljejo zdravila, ki imajo nenamerne, neciljne učinke. Danes je ena izmed najpogostejših terapij za Parkinsonovo bolezen kombinacija zdravil karbidopa in levodope (običajno pod blagovno znamko Sinemet), ki lahko ublaži simptome, vendar ustvarja tudi dolgotrajne stranske učinke, ki zmanjšujejo prostovoljno mišično gibanje bolnikov.

Ena od glavnih prednosti možganskih vsadkov, pišejo avtorji študije, je, da zdravnikom omogoča, da ciljno usmerijo zelo specifična funkcionalna področja možganov, tako majhna kot kubični milimeter - glede višine in dolžine ene črke na ameriškem peni. Ne samo to, ampak lahko dejansko izmerijo aktivnost nevronov na obravnavanem območju, kar jim omogoča, da spremljajo učinke zdravila in spremenijo dostavo zdravila v realnem času.

Potrdili so svoj koncept v opicah makasov rezusov in podganah, najprej s spodbujanjem parkinsonskega stanja, pri katerem so nevroni, ki sproščajo dopamin, mrtvi ali invalidi - pri obeh živalih. Nato so zdravilo stanje pri opicah z injiciranjem umetne cerebrospinalne tekočine v MiNDS napravo. Med poskusi so raziskovalci spremljali živalsko aktivnost možganov s pomočjo volframove sonde v napravi, ki je pokazala, da bi implantat MiNDS lahko vzbudil in zaviral specifične nevrone.

"Tukaj smo pokazali, da MiNDS lahko kemično modulira lokalno nevronalno aktivnost in s tem povezano obnašanje v živalskih modelih, hkrati pa beleži aktivnost nevronske elektroencefalograma (EEG)," pišejo avtorji prispevka.

Ideja, da bi oseba lahko implantirala možgane namesto da bi vzela tablete trikrat na dan do konca življenja, zveni odlično, toda ta radikalni protokol obravnava tudi nekatera pomembna vprašanja. Najbolj očitna je, da je vsaditev globoko možganske naprave za dovajanje zdravila invazivna kot vraga. To ni preprost postopek, kot je tattoo ali piercing; Predlagana naprava prodre globoko v možgansko tkivo, kar vzbuja zaskrbljenost zaradi zapletov, ki lahko nastanejo zaradi nečesa tako zapletenega, kot je napaka v napravi ali nekaj tako preprostega, kot je udarjanje po glavi.

Poleg tega lahko dajanje tujka v možgansko tkivo povzroči vnetje in potencialno smrt umrlih. Raziskovalci so se ukvarjali s tem vprašanjem z uporabo nerjavečega jekla in borosilikata (steklo) kot glavnega materiala za sondo, za katero pravijo, da povzročajo minimalne poškodbe okoliškega tkiva pri testnih živalih po osmih tednih implantacije.

Morda je najpomembneje, da so Parkinsonovi simptomi, podobni kemično inducirani pri miših in opicah, precej drugačni od simptomov dejanske Parkinsonove bolezni pri ljudeh. Preden bo naprava MiNDS lahko pripravljena za ljudi, bodo morali dokazati učinkovitost proti Parkinsonovi bolezni.

Za zdaj pa je to fascinanten razvoj na hitro rastočem področju zdravil za možgane.

Izvleček: Nedavni napredek zdravil za nevrodegenerativne motnje povečuje možnosti za izboljšanje izčrpavajočih simptomov bolnikov. Obstoječe farmakološke terapije pa se pogosto zanašajo na sistemsko dajanje zdravil, kar povzroči široko porazdelitev zdravil in posledično večje tveganje za toksičnost. Glede na to, da imajo številni ključni nevronski tokokrogi volumne podkubičnega milimetra in specifične lastnosti celic, je dajanje majhnih količin zdravila v prizadeta možganska področja z minimalno difuzijo in uhajanjem bistveno. Poročamo o razvoju implantabilnega, daljinsko upravljivega miniaturnega nevralnega sistema za dovajanje zdravila, ki omogoča dinamično prilagajanje terapije z natančno prostorsko natančnostjo. Pokazali smo, da lahko ta naprava kemično modulira lokalno živčno aktivnost v malih (glodalskih) in velikih (nečloveških primatih) živalskih modelih, hkrati pa omogoča zapis živčne aktivnosti, da se omogoči povratna kontrola.