Як ультразвук може допомогти приборкати хворобу Паркінсона
Існує два основних камені спотикання у розробці ефективних ліків від хвороби Альцгеймера, Паркінсона та інших захворювань, що руйнують мозок. Перший - подолання гематоенцефалічного бар’єру, а другий - доставка препарату до точного місця та забезпечення того, щоб він не поширився на решту мозку.
Тепер новий підхід, який використовує ультразвукові промені та мікропухирці, може стати неінвазивним способом безпечної доставки ліків у точні місця мозку.
Ця методика називається сфокусованим ультразвуком (FUS) і обіцяє відкрити двері для тисяч препаратів, які можуть лікувати цілий ряд захворювань мозку, якщо вони зможуть пройти гематоенцефалічний бар’єр.
Вчені з Колумбійського університету в Нью-Йорку, які розробили пристрій FUS, тепер показали, що це допомогло стримати раннє прогресування хвороби Паркінсона та поліпшити роботу мозку у мишей.
Вони описують результати нещодавно Журнал контрольованого випуску навчальна робота.
Методика FUS тимчасово відкриває гематоенцефалічний бар'єр у певній частині мозку, щоб дозволити лікам дістатися саме до цієї частини.
Відкриття гематоенцефалічного бар'єру
Гематоенцефалічний бар’єр є складною ознакою кровоносних судин, що живлять мозок та решту центральної нервової системи.
Бар'єр запобігає переходу патогенних мікроорганізмів та потенційно шкідливих речовин з кровотоку в паренхіму або функціональну тканину мозку.
Техніка FUS передає ультразвукові імпульси через череп до точного місця в мозку. Коли імпульси зустрічаються з мікробульбашками, які вчені вводили в кров, вони змушують коливатися між стінками крихітних судин.
Коливальні мікропухирці викликають оборотне збільшення проникності гематоенцефалічного бар’єру в цьому місці.
Коли пучки FUS зупиняються, мікропухирці перестають коливатися, і тимчасовий доступ через гематоенцефалічний бар’єр закривається.
FUS відправляє гени та білки в мозок
Для недавнього дослідження команда зосередилася на хворобі Паркінсона. Вони показали, що можуть використовувати FUS для доставки генів та білків, що змінюють мозок, через гематоенцефалічний бар'єр.
Потрапивши через бар’єр, гени та білки частково відновлюють шляхи вивільнення дофаміну в мозку. Втрата здатності виробляти дофамін - хімічний месенджер, важливий для контролю руху - є ранньою ознакою хвороби Паркінсона.
Дослідники також спостерігали зменшення деяких поведінкових симптомів хвороби Паркінсона у мишей.
"Ми виявили як поведінкові, так і анатомічні поліпшення нейронів у мозку", - каже Еліса Конофагу, одна із старших авторів дослідження, професор біомедичної інженерії, а також радіології.
Професор Конофагу каже, що вона та її команда першими застосовують доступні препарати для відновлення шляху вивільнення дофаміну при ранній хворобі Паркінсона.
Адміністрація з харчових продуктів та медикаментів (FDA) у США щойно надала дослідникам звільнення від дослідницьких пристроїв, щоб вони могли перевірити це як спосіб доставки наркотиків людям із хворобою Альцгеймера.
Портативна система для домашніх процедур
Команда професора Конофагу - єдина група в США, яка отримала дозвіл FDA на пробне відкриття гематоенцефалічного бар'єру за допомогою ультразвуку. Інші, хто працює в цій галузі, використовують наночастинки, щоб відкрити гематоенцефалічний бар’єр або МРТ для керівництва процедурою.
Пристрій FUS, який розробили професор Конофагу та її команда, менший, швидший та дешевший. Він використовує одноелементний перетворювач замість шолома, що вміщує понад 1000 елементів. Крім того, його "система нейронавігації" не вимагає МРТ. Команда порівнює її з тією, яку використовують нейрохірурги, за винятком того, що вона використовує ультразвуковий перетворювач замість хірургічного інструменту.
Команда передбачає портативну систему FUS, за допомогою якої лікарі можуть легко в’їжджати в кімнати пацієнтів та виходити з них у лікарні, а також одного дня навіть вдома та поза ними. Крім того, час лікування триває лише близько півгодини замість 3-4 годин, необхідних для проведення МРТ-процедури.
Після випробування людей, хворих на хворобу Альцгеймера, професор Конофагу планує протестувати пристрій на хворих на хворобу Паркінсона.
«Нам вдалося приборкати швидке прогресування нейродегенерації, одночасно покращуючи функцію нейронів. Ми очікуємо, що наше дослідження відкриє нові терапевтичні шляхи для раннього лікування захворювань центральної нервової системи ".
Професор Еліза Конофагу
