Πώς το υπερηχογράφημα θα μπορούσε να βοηθήσει στον περιορισμό του Πάρκινσον
Υπάρχουν δύο σημαντικά εμπόδια για την ανάπτυξη αποτελεσματικών φαρμάκων για το Αλτσχάιμερ, το Πάρκινσον και άλλες ασθένειες που καταστρέφουν τον εγκέφαλο. Το πρώτο είναι να ξεπεράσει το φράγμα αίματος-εγκεφάλου και το δεύτερο να παραδώσει το φάρμακο σε μια ακριβή τοποθεσία και να διασφαλίσει ότι δεν θα εξαπλωθεί στον υπόλοιπο εγκέφαλο.
Τώρα, μια νέα προσέγγιση που χρησιμοποιεί ακτίνες υπερήχων και μικροφυσαλίδες θα μπορούσε να είναι ένας μη επεμβατικός τρόπος για να παραδώσετε φάρμακα με ασφάλεια σε ακριβείς τοποθεσίες στον εγκέφαλο.
Η τεχνική ονομάζεται εστιασμένος υπέρηχος (FUS) και υπόσχεται να ανοίξει την πόρτα σε χιλιάδες φάρμακα που θα μπορούσαν να θεραπεύσουν μια σειρά από εγκεφαλικές παθήσεις εάν μπορούσαν να διασχίσουν το φράγμα αίματος-εγκεφάλου.
Οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Κολούμπια στην πόλη της Νέας Υόρκης που ανέπτυξαν τη συσκευή FUS έχουν πλέον δείξει ότι βοήθησε στον περιορισμό της πρόωρης εξέλιξης της νόσου του Πάρκινσον και στη βελτίωση της λειτουργίας του εγκεφάλου σε ποντίκια.
Περιγράφουν τα αποτελέσματα σε πρόσφατο Εφημερίδα ελεγχόμενης απελευθέρωσης μελέτη εργασίας.
Η τεχνική FUS ανοίγει προσωρινά το φράγμα αίματος-εγκεφάλου σε ένα συγκεκριμένο μέρος του εγκεφάλου για να επιτρέψει στα φάρμακα να φτάσουν ακριβώς σε αυτό το μέρος.
Ανοίγοντας το φράγμα αίματος-εγκεφάλου
Το φράγμα αίματος-εγκεφάλου είναι ένα πολύπλοκο χαρακτηριστικό των αιμοφόρων αγγείων που τροφοδοτούν τον εγκέφαλο και το υπόλοιπο του κεντρικού νευρικού συστήματος.
Το φράγμα εμποδίζει τα παθογόνα και τις δυνητικά επιβλαβείς ουσίες να διέρχονται από την κυκλοφορία του αίματος στο παρέγχυμα ή στον λειτουργικό ιστό του εγκεφάλου.
Η τεχνική FUS ακτινοβολεί παλμούς υπερήχων μέσω του κρανίου σε μια ακριβή τοποθεσία στον εγκέφαλο. Όταν οι παλμοί συναντούν μικροφυσαλίδες που οι επιστήμονες έχουν εγχύσει στην κυκλοφορία του αίματος, προκαλούν την ταλάντωση των μικροφυσαλίδων μεταξύ των τοιχωμάτων των μικροσκοπικών αιμοφόρων αγγείων.
Οι ταλαντωμένες μικροφυσαλίδες προκαλούν αναστρέψιμη αύξηση της διαπερατότητας του αιματοεγκεφαλικού φραγμού σε αυτή τη θέση.
Όταν σταματήσουν οι ακτίνες FUS, οι μικροφυσαλίδες σταματούν να ταλαντεύονται και η προσωρινή πρόσβαση μέσω του φραγμού αίματος-εγκεφάλου κλείνει.
Το FUS στέλνει γονίδια και πρωτεΐνες στον εγκέφαλο
Για την πρόσφατη μελέτη, η ομάδα επικεντρώθηκε στη νόσο του Πάρκινσον. Έδειξαν ότι θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν το FUS για τη διανομή γονιδίων και πρωτεϊνών που αλλάζουν τον εγκέφαλο μέσω του φραγμού αίματος-εγκεφάλου.
Μόλις διασχίσουν το φράγμα, τα γονίδια και οι πρωτεΐνες αποκατέστησαν εν μέρει τις οδούς απελευθέρωσης ντοπαμίνης στον εγκέφαλο. Η απώλεια ικανότητας να κάνει ντοπαμίνη - ένα χημικό αγγελιοφόρο που είναι σημαντικό για τον έλεγχο της κίνησης - είναι ένα πρώιμο χαρακτηριστικό της νόσου του Πάρκινσον.
Οι ερευνητές είδαν επίσης μειώσεις σε ορισμένα από τα συμπτώματα συμπεριφοράς της νόσου του Πάρκινσον στα ποντίκια.
«Βρήκαμε τόσο τη συμπεριφορική όσο και την ανατομική βελτίωση των νευρώνων στον εγκέφαλο», λέει η Elisa Konofagou, μία από τις ανώτερες συγγραφείς της μελέτης που είναι καθηγήτρια της βιοϊατρικής μηχανικής και επίσης της ακτινολογίας.
Ο καθηγητής Κωνοφάγου λέει ότι αυτή και η ομάδα της είναι οι πρώτοι που χρησιμοποίησαν διαθέσιμα φάρμακα για την αποκατάσταση μιας οδού απελευθέρωσης ντοπαμίνης στην πρώιμη νόσο του Πάρκινσον.
Η Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) στις Ηνωμένες Πολιτείες απλώς χορήγησε στους ερευνητές μια Εξαίρεση Ερευνητικής Συσκευής, ώστε να μπορούν να το δοκιμάσουν με ασφάλεια ως τρόπο παράδοσης ναρκωτικών σε άτομα με νόσο του Αλτσχάιμερ.
Φορητό σύστημα για οικιακές θεραπείες
Η ομάδα του καθηγητή Konofagou είναι η μόνη ομάδα στις ΗΠΑ που έχει λάβει έγκριση από το FDA για δοκιμή ανοίγματος του αιματοεγκεφαλικού φραγμού χρησιμοποιώντας υπερήχους. Άλλοι που εργάζονται σε αυτόν τον τομέα χρησιμοποιούν νανοσωματίδια για να ανοίξουν το φράγμα αίματος-εγκεφάλου ή μαγνητική τομογραφία για την καθοδήγηση της διαδικασίας.
Η συσκευή FUS που ανέπτυξε η καθηγήτρια Κονοφάγου και η ομάδα της είναι μικρότερη, ταχύτερη και φθηνότερη. Χρησιμοποιεί έναν μορφοτροπέα ενός στοιχείου αντί ενός περιβλήματος κράνους πάνω από 1.000 στοιχεία. Επίσης, το «σύστημα νευρικής πλοήγησης» δεν απαιτεί μαγνητική τομογραφία. Η ομάδα το παρομοιάζει με αυτό που χρησιμοποιούν οι νευροχειρουργοί εκτός από το ότι χρησιμοποιεί έναν μορφοτροπέα υπερήχων αντί για χειρουργικό όργανο.
Η ομάδα προβλέπει ένα φορητό σύστημα FUS που οι γιατροί μπορούν να μετακινούνται εύκολα μέσα και έξω από τα δωμάτια των ασθενών σε ένα νοσοκομείο και μια μέρα, ακόμη και μέσα και έξω από τα σπίτια τους. Επιπλέον, ο χρόνος θεραπείας διαρκεί μόνο περίπου μισή ώρα αντί των 3 ή 4 ωρών που απαιτούνται για μια διαδικασία καθοδηγούμενη από μαγνητική τομογραφία.
Μετά τη δοκιμή σε άτομα με Αλτσχάιμερ, ο καθηγητής Κωνοφάγου σχεδιάζει να δοκιμάσει τη συσκευή σε άτομα με νόσο του Πάρκινσον.
«Καταφέραμε να περιορίσουμε την ταχεία πρόοδο του νευροεκφυλισμού βελτιώνοντας παράλληλα τη νευρωνική λειτουργία. Αναμένουμε ότι η μελέτη μας θα ανοίξει νέους θεραπευτικούς δρόμους για την έγκαιρη θεραπεία ασθενειών του κεντρικού νευρικού συστήματος. "
Καθηγήτρια Έλισσα Κονοφάγου
