Συνδυασμός υπερήχων και γονιδιακής θεραπείας επιτρέπει τον έλεγχο των επιληπτικών κρίσεων

Μια καινοτόμος προσέγγιση που συνδυάζει τη δύναμη των υπερήχων με τη γονιδιακή θεραπεία, ανοίγει τον δρόμο για νέες θεραπείες νευρολογικών διαταραχών όπως η επιληψία. Ερευνητές βιοϊατρικής μηχανικής από το Πανεπιστήμιο Ράις στις Ηνωμένες Πολιτείες ανέπτυξαν μια πρωτοποριακή, μη επεμβατική μέθοδο ελέγχου της εγκεφαλικής δραστηριότητας που σχετίζεται με επιληπτικές κρίσεις, συνδυάζοντας υπέρηχο και γονιδιακή θεραπεία.

Η νέα προσέγγιση, που δοκιμάστηκε επιτυχώς σε ζωικά μοντέλα, στοχεύει αποκλειστικά τον ιππόκαμπο – την περιοχή του εγκεφάλου που συνδέεται συχνά με την εκδήλωση κρίσεων – και επιτρέπει στους επιστήμονες να ρυθμίζουν αργότερα τη δραστηριότητά του μέσω ενός απλού, από του στόματος φαρμάκου. Η μελέτη έδειξε ότι μια εφάπαξ, στοχευμένη διαδικασία μπορεί να ρυθμίσει συγκεκριμένα νευρικά κυκλώματα χωρίς να επηρεάζει άλλες περιοχές του εγκεφάλου.

Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον Γέρζι Σαμπλόφσκι, αναπληρωτή καθηγητή βιοϊατρικής μηχανικής και μέλος της Πρωτοβουλίας Νευρομηχανικής του Πανεπιστημίου Ράις, χρησιμοποίησε υπέρηχο χαμηλής έντασης για να ανοίξει προσωρινά τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό.

«Πολλές νευρολογικές παθήσεις προκαλούνται από υπερδραστήρια κύτταρα σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου. Η προσέγγισή μας χορηγεί τη θεραπεία ακριβώς εκεί όπου χρειάζεται και επιτρέπει τον έλεγχό της όποτε απαιτείται — χωρίς χειρουργική επέμβαση και χωρίς μόνιμα εμφυτεύματα» εξηγεί ο ερευνητής.

Η μέθοδος ATAC

Η μέθοδος, γνωστή ως «acoustically targeted chemogenetics» (ATAC), συνδυάζει υπέρηχο, γονιδιακή θεραπεία και χημογενετική. Στόχος της είναι να δώσει στους επιστήμονες τη δυνατότητα να ενεργοποιούν ή να απενεργοποιούν επιλεκτικά συγκεκριμένους νευρώνες με τη βοήθεια ενός φαρμάκου, εξαλείφοντας την ανάγκη για χειρουργικές παρεμβάσεις.

Κατά τη διαδικασία, οι ερευνητές εγχέουν μικροσκοπικές φυσαλίδες γεμάτες αέριο στην κυκλοφορία του αίματος. Όταν τα υπερηχητικά κύματα εστιάζουν στον ιππόκαμπο, αυτές οι φυσαλίδες πιέζουν απαλά τα τοιχώματα των αιμοφόρων αγγείων και δημιουργούν προσωρινά, μικροσκοπικά ανοίγματα στον αιματοεγκεφαλικό φραγμό. Αυτά τα ανοίγματα είναι αρκετά μικρά ώστε να κλείνουν φυσιολογικά μέσα σε λίγες ώρες, αλλά αρκετά μεγάλα ώστε να επιτρέπουν στους φορείς γονιδιακής θεραπείας να εισέλθουν στον ιστό-στόχο.

Ελεγχόμενος «διακόπτης» για τον έλεγχο των νευρώνων

Οι τροποποιημένοι φορείς μεταφέρουν γενετικές οδηγίες για έναν ανασταλτικό χημειογενετικό υποδοχέα, έναν μοριακό «διακόπτη ρυθμιστή έντασης» που επιτρέπει στους νευρώνες να ανταποκρίνονται σε ένα φάρμακο που καταστέλλει την υπερδραστηριότητα.

«Στοχεύοντας με ακρίβεια τον ιππόκαμπο, μπορούμε να περιορίσουμε την υπερδιέγερση εκεί όπου χρειάζεται, αφήνοντας ανέπαφο τον υπόλοιπο εγκέφαλο», δήλωσε ο Χόνγκχάο Λι, υποψήφιος διδάκτορας βιοϊατρικής μηχανικής στο Ράις και πρώτος συγγραφέας της μελέτης.

Η μελέτη δείχνει ότι η μέθοδος ATAC επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο της εγκεφαλικής δραστηριότητας με μια απλή, σχεδόν μη επεμβατική προσέγγιση και τη χρήση ενός κοινού φαρμάκου. Δεδομένου ότι τόσο η εστιασμένη χρήση υπερήχων όσο και η γονιδιακή θεραπεία με ιικούς φορείς δοκιμάζονται ήδη σε κλινικές μελέτες, οι ερευνητές θεωρούν ότι η μέθοδός τους θα μπορούσε να επιταχύνει την ανάπτυξη νέων θεραπειών για την επιληψία και άλλες νευρολογικές διαταραχές.

Προς μια ευέλικτη πλατφόρμα εγκεφαλικής θεραπείας

Το πείραμα αυτό σηματοδοτεί ένα μεγάλο βήμα για την ερευνητική ομάδα, η οποία έχει ήδη αναπτύξει τρόπους μεταφοράς γονιδιακών θεραπειών σε μεγάλες και μικρές περιοχές του εγκεφάλου. Το εργαστήριο έχει επίσης δημιουργήσει μια άλλη τεχνική υπερήχων, γνωστή ως REMIS (Recovery of Markers through Insonation), που επιτρέπει την παρακολούθηση πρωτεϊνών από συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου μέσω του αίματος.

«Οι τεχνολογίες αυτές λειτουργούν συμπληρωματικά. Ο υπέρηχος μας επιτρέπει να παραδίδουμε τη θεραπεία, να ελέγχουμε τους νευρώνες που θέλουμε και στη συνέχεια να μετράμε τις επιδράσεις στο ίδιο νευρικό κύκλωμα που στοχεύσαμε» εξηγεί ο ερευνητής.

Πρόσθεσε ότι ο τελικός στόχος είναι η κατασκευή μιας ευέλικτης πλατφόρμας που θα μπορεί να φτάνει με ασφάλεια σε οποιαδήποτε περιοχή του εγκεφάλου, να μεταφέρει με ακρίβεια γενετικό υλικό και να επιτρέπει στους κλινικούς ιατρούς να το ελέγχουν κατά βούληση.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση ACS Chemical Neuroscience.