Nové drobné implantované pumpy mohou vstřikovat léky přímo do mozku

Vědci z Massachusetts Institute of Technology vyvinuli radikální nový způsob léčby neurodegenerativních poruch, jako je Parkinsonova choroba, a to zní docela bláznivé sci-fi. Jejich postup spočívá v implantaci tenké sondy připojené k malému čerpadlu do mozku pacienta, který dodává přesně změřené a cílené léky do specifických oblastí mozku. I když je tato pumpa na mozkové implantáty daleko od instalace u lidských pacientů, ukázala se slibně v počáteční studii na laboratorních zvířatech, léčba symptomů podobných Parkinsonově chorobě u laboratorních potkanů ​​a opic.

Výzkumníci MIT zveřejnili své výsledky ve středu ve deníku Vědní translační medicína. Hlavní myšlenka jejich zařízení, nazvaná „miniaturizovaný systém dodávání neurálních léků“ (MiNDS), spočívá v tom, že dokáže přesně léčit specifické klastry neuronů, aniž by způsoboval vedlejší účinky. To zlepšuje předchozí metody, které zavádějí léky do mozkomíšního moku, což může také způsobit účinky mimo cíl.

Lidé žijící s neurodegenerativními stavy, jako je Parkinsonova choroba, čelí zdánlivě nemožným alternativám: mohou buď propustit svou chorobu, jak se symptomy jako třes a ztráta rovnováhy zhoršují, nebo mohou užívat léky, které mají neúmyslné účinky mimo cíl. Jednou z nejčastějších terapií Parkinsonovy nemoci je kombinace léčiv karbidopy a levodopy (obvykle pod značkou Sinemet), které mohou zmírnit symptomy, ale také vytvořit některé dlouhodobé vedlejší účinky, které zhoršují dobrovolný pohyb svalů pacientů.

Jedna z hlavních výhod mozkových implantátů, kterou autoři studie uvádějí, je, že umožňuje lékařům zaměřit se na vysoce specifické funkční oblasti mozku tak malé, jako je jeden kubický milimetr - o výšce a délce jednoho dopisu na americkém centu. Nejen to, ale mohou skutečně měřit aktivitu neuronů v léčené oblasti, což jim umožňuje sledovat účinky léků a měnit podávání léků v reálném čase.

Potvrdili svou koncepci u opic rhesus makaků a krys, nejprve vyvoláním parkinsonovského stavu - jednoho, kde jsou neurony uvolňující dopamin mrtvé nebo invalidní - u obou zvířat. Poté léčili stav u opic injekcí umělého mozkomíšního moku do zařízení MiNDS. Během experimentů výzkumníci sledovali mozkovou aktivitu zvířat pomocí wolframové sondy v zařízení, která ukázala, že implantát MiNDS může excitovat a inhibovat specifické neurony.

„Ukazujeme, že MiNDS může chemicky modulovat lokální neuronální aktivitu a související chování na zvířecích modelech a současně zaznamenávat aktivitu neuronových elektroencefalogramů (EEG),“ píše autoři článku.

Myšlenka, že člověk by mohl dostat mozkový implantát místo toho, aby pilulky třikrát denně po zbytek svého života, zní skvěle, ale tento radikální léčebný protokol přináší i některé důležité otázky. Nejzřejmější je, že implantace zařízení pro dodávání hlubokého mozku je invazivní jako sakra. To není jednoduchý postup, jako dostat tetování nebo piercing; Navržené zařízení proniká hluboko do mozkové tkáně, což vyvolává obavy z komplikací, které by mohly vzniknout v důsledku něčeho tak složitého, jako je porucha zařízení nebo něco tak jednoduchého, jak narazí na hlavu.

Navíc, umístění cizího předmětu do mozkové tkáně může způsobit zánět okolní tkáně a potenciálně umřít. Výzkumníci se touto problematikou zabývali použitím nerezové oceli a borosilikátu (skla) jako hlavních materiálů pro sondu, které podle nich způsobily minimální poškození okolní tkáně u testovaných zvířat po osmi týdnech implantace.

Snad nejdůležitější je, že chemicky indukované symptomy podobné Parkinsonově chorobě u myší a opic jsou zcela odlišné od těch, které mají skutečnou Parkinsonovu chorobu u lidí. Než by zařízení MiNDS mohlo být kdekoli blízko připravené pro lidi, vědci budou muset prokázat svou účinnost proti Parkinsonově chorobě.

Prozatím se jedná o fascinující vývoj v rychle rostoucí oblasti medicíny mozku.

Abstraktní: Nedávné pokroky v léčbě neurodegenerativních poruch rozšiřují možnosti pro zlepšení oslabujících symptomů, které trpí pacienti. Stávající farmakologická léčba se však často spoléhá na systémové podávání léčiv, což má za následek širokou distribuci léčiva a následné zvýšené riziko toxicity. Vzhledem k tomu, že mnoho klíčových nervových obvodů má objemy pod krychlových milimetrů a vlastnosti specifické pro buňky, je nezbytné podávání malých objemů léčiv do postižených oblastí mozku s minimální difúzí a únikem. Uvádíme vývoj implantabilního, dálkově ovladatelného, ​​miniaturizovaného systému pro dodávání neurálních léčiv umožňujícího dynamickou úpravu terapie s přesnou prostorovou přesností. Prokázali jsme, že toto zařízení může chemicky modulovat lokální neuronovou aktivitu v malých (hlodavčích) a velkých (nelidských primátových) zvířecích modelech, přičemž současně umožňuje záznam neurální aktivity umožňující kontrolu zpětné vazby.