Νέα μέθοδος για τον έλεγχο των επιληπτικών κρίσεων – Επιστήμονες χρησιμοποιούν ηχητικά κύματα και γονιδιακή θεραπεία

Βιομηχανικοί μηχανικοί του Πανεπιστημίου Rice ανέπτυξαν μια μη επεμβατική μέθοδο ελέγχου της εγκεφαλικής δραστηριότητας που σχετίζεται με επιληπτικές κρίσεις, συνδυάζοντας ηχητικά κύματα και γονιδιακή θεραπεία.

Η νέα προσέγγιση, που δοκιμάστηκε σε ζωικά μοντέλα, στοχεύει αποκλειστικά τον ιππόκαμπο -μια περιοχή του εγκεφάλου συχνά συνδεδεμένη με τις κρίσεις- και επιτρέπει στους ερευνητές να ελέγχουν τη δραστηριότητά του αργότερα μέσω ενός απλού φαρμάκου που λαμβάνεται από το στόμα.

Η μελέτη δείχνει ότι μια στοχευμένη διαδικασία μπορεί να ρυθμίσει συγκεκριμένα νευρικά κυκλώματα χωρίς να επηρεάζει άλλες περιοχές του εγκεφάλου.

Η ερευνητική ομάδα, υπό τον καθηγητή Βιοϊατρικής Μηχανικής Jerzy Szablowski, μέλος του Rice Neuroengineering Initiative, χρησιμοποίησε υπέρηχο χαμηλής έντασης για να ανοίξει προσωρινά τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό.

«Πολλές νευρολογικές ασθένειες προκαλούνται από υπερδραστήρια κύτταρα σε μια συγκεκριμένη περιοχή του εγκεφάλου», εξήγησε ο Szablowski. «Η δική μας μέθοδος στοχεύει τη θεραπεία εκεί που χρειάζεται και επιτρέπει τον έλεγχό της όταν χρειάζεται -χωρίς χειρουργείο και χωρίς μόνιμα εμφυτεύματα».

Η τεχνική, που ονομάζεται acoustically targeted chemogenetics (ATAC), συνδυάζει υπέρηχο, γονιδιακή θεραπεία και χημογενετική. Στόχος της είναι να επιτρέψει στους επιστήμονες να ενεργοποιούν ή να απενεργοποιούν επιλεκτικά συγκεκριμένους νευρώνες μέσω ενός στοχευμένου φαρμάκου, εξαλείφοντας την ανάγκη για χειρουργική παρέμβαση.

«Διακόπτης έντασης» για τους νευρώνες

Κατά τη διαδικασία, οι ερευνητές εγχέουν μικροσκοπικές φυσαλίδες αερίου στην κυκλοφορία του αίματος. Όταν τα ηχητικά κύματα εστιάζουν στον ιππόκαμπο, οι φυσαλίδες αυτές ασκούν πίεση στα τοιχώματα των αγγείων, δημιουργώντας μικροσκοπικά, προσωρινά ανοίγματα στον αιματοεγκεφαλικό φραγμό.

Αυτά τα ανοίγματα κλείνουν φυσικά μέσα σε λίγες ώρες, επιτρέποντας όμως στους φορείς γονιδιακής θεραπείας να περάσουν στον στοχευμένο ιστό.

Οι φορείς μεταφέρουν γενετικές οδηγίες για έναν ανασταλτικό χημογενετικό υποδοχέα, έναν μοριακό «διακόπτη έντασης» που επιτρέπει στους νευρώνες να ανταποκρίνονται σε φάρμακο σχεδιασμένο να μειώνει την υπερδραστηριότητα.

«Με τον ακριβή στοχευμένο έλεγχο του ιππόκαμπου, μπορούμε να μειώσουμε την υπερδραστηριότητα εκεί που χρειάζεται, αφήνοντας ανέπαφο το υπόλοιπο του εγκεφάλου», δήλωσε ο Honghao Li, υποψήφιος διδάκτορας Βιοϊατρικής Μηχανικής και πρώτος συγγραφέας της μελέτης.

Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η μέθοδος ATAC μπορεί να ελέγξει συγκεκριμένα εγκεφαλικά κυκλώματα με ελάχιστα επεμβατικό τρόπο και απλή φαρμακευτική αγωγή.

Δεδομένου ότι τόσο ο εστιασμένος υπέρηχος όσο και η γονιδιακή θεραπεία με ιικούς φορείς βρίσκονται ήδη σε φάση κλινικών δοκιμών, οι ερευνητές εκτιμούν πως η μέθοδος αυτή μπορεί να επιταχύνει την ανάπτυξη νέων θεραπειών για επιληψία και άλλες νευρολογικές παθήσεις.

Μια νέα πλατφόρμα εγκεφαλικών θεραπειών

Το πείραμα αυτό αποτελεί σημαντικό βήμα για την ομάδα του Szablowski, η οποία έχει επίσης αναπτύξει μεθόδους για τη στοχευμένη χορήγηση γονιδιακών θεραπειών σε μικρές ή μεγάλες περιοχές του εγκεφάλου.

Το εργαστήριο έχει δημιουργήσει και μια άλλη τεχνική, ονόματι REMIS (Recovery of Markers through Insonation), που επιτρέπει την απελευθέρωση πρωτεϊνών από συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου στο αίμα, ώστε να παρακολουθούνται.

«Οι τεχνολογίες αυτές συμπληρώνουν η μία την άλλη», είπε ο Szablowski.

«Ο υπέρηχος μας επιτρέπει να παραδίδουμε τη θεραπεία, να ελέγχουμε τους νευρώνες που θέλουμε και έπειτα να μετράμε τα αποτελέσματα στο ίδιο νευρικό κύκλωμα».

Στόχος, πρόσθεσε, είναι η δημιουργία μιας ευέλικτης πλατφόρμας, ικανής να φτάνει με ασφάλεια σε οποιαδήποτε περιοχή του εγκεφάλου, να μεταφέρει γενετικό υλικό με ακρίβεια και να επιτρέπει στους γιατρούς να το ελέγχουν όποτε χρειάζεται.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό ACS Chemical Neuroscience και εντάσσεται στο πλαίσιο της αυξανόμενης ερευνητικής δραστηριότητας του Πανεπιστημίου Rice πάνω στις νευροεπιστήμες και την εγκεφαλική υγεία, υπό τη νέα ομπρέλα του Rice Brain Institute.