Nove sićušne implantirane pumpe mogu izravno injicirati droge u mozak

Znanstvenici s Massachusetts Institute of Technology razvili su radikalno novi način liječenja neurodegenerativnih poremećaja kao što je Parkinsonova bolest, a zvuči prilično čudno-znanstveno-fantastično. Njihov postupak uključuje usađivanje tanke sonde povezane s malom pumpom u pacijentov mozak koja donosi precizno mjerene i ciljane lijekove u određena područja mozga. Iako je ova implantacijska pumpa za mozak daleko od instalacije kod ljudi, pokazala se obećavajuća u početnoj studiji na laboratorijskim životinjama, tretirajući simptome slične Parkinsonovom u laboratorijskim štakorima i majmunima.

Istraživači MIT-a objavili su svoje nalaze u časopisu u srijedu Znanost Translational Medicine, Glavna ideja njihovog uređaja, nazvana "minijaturni sustav za isporuku neuralnih lijekova" (MiNDS), je da se može precizno liječiti određene nakupine neurona bez izazivanja nuspojava. To poboljšava prethodne metode koje uvode lijekove u cerebrospinalnu tekućinu, što također može uzrokovati učinke koji nisu ciljani.

Trenutno, ljudi koji žive s neurodegenerativnim stanjima kao što je Parkinsonova bolest suočavaju se s naizgled nemogućim alternativama: mogu ili dopustiti da bolest napreduje kako se simptomi poput tremora i gubitka ravnoteže pogoršavaju, ili mogu uzimati lijekove koji imaju nenamjerne, ciljane učinke. Danas je jedna od najčešćih terapija za Parkinsonovu bolest kombinacija lijekova karbidope i levodope (obično pod markom Sinemet), koja može ublažiti simptome, ali također stvara neke dugoročne nuspojave koje narušavaju dobrovoljno mišićno kretanje pacijenata.

Jedna od glavnih prednosti implantata u mozgu, pišu autori studije, jest to što omogućuje liječnicima da ciljaju visoko specifične funkcionalne dijelove mozga samo jednog kubičnog milimetra - o visini i duljini jednog slova na američkom peniju. I ne samo to, već zapravo mogu mjeriti aktivnost neurona u području koje se liječi, omogućujući im da prate učinke lijeka i mijenjaju isporuku lijeka u stvarnom vremenu.

Oni su svoj koncept potvrdili u majmunima i štakorima rezus makakija, prvo potičući parkinsonsko stanje - jedno u kojem su neuroni koji oslobađaju dopamin mrtvi ili onesposobljeni - u obje životinje. Zatim su tretirali stanje u majmuna ubrizgavanjem umjetne cerebrospinalne tekućine u MiNDS uređaj. Tijekom eksperimenata, istraživači su pratili aktivnost mozga životinja koristeći tungsten sondu u uređaju, koja je pokazala da implantat MiNDS može pobuditi i inhibirati specifične neurone.

"Pokazali smo da MiNDS može kemijski modulirati lokalnu neuronsku aktivnost i povezano ponašanje u životinjskim modelima, dok istovremeno bilježi aktivnost neuronske elektroencefalograma (EEG)", pišu autori rada.

Ideja da osoba može dobiti implantat umjesto da uzima tablete tri puta dnevno do kraja života zvuči sjajno, ali ovaj radikalni protokol o tretmanu donosi i neka značajna pitanja. Najočitiji je da je implantacija aparata za isporuku lijekova u dubokom mozgu invazivna. To nije jednostavna procedura poput tetoviranja ili piercinga; Predloženi uređaj prodire duboko u moždano tkivo, što izaziva zabrinutost zbog komplikacija koje mogu nastati kao rezultat nečega tako složenog kao što je neispravnost uređaja ili nešto tako jednostavno kao što je udaranje o glavu.

Osim toga, stavljanje stranog tijela u moždano tkivo može uzrokovati upaljeno okolno tkivo i potencijalno umrijeti. Istraživači su riješili ovaj problem koristeći nehrđajući čelik i borosilikat (staklo) kao glavni materijal za sondu, za što kažu da su prouzročili minimalno oštećenje okolnog tkiva u pokusnih životinja nakon osam tjedana implantacije.

Možda je najvažnije da su kemijski izazvani simptomi Parkinsonove bolesti kod miševa i majmuna prilično različiti od onih kod stvarne Parkinsonove bolesti kod ljudi. Prije nego što bi uređaj MiNDS mogao biti gotovo spreman za ljude, istraživači će morati pokazati učinkovitost protiv Parkinsonove bolesti.

Ipak, za sada je to fascinantan razvoj u brzorastućem području medicine mozga.

Sažetak: Nedavni napredak u lijekovima za neurodegenerativne poremećaje proširuje mogućnosti za poboljšanje simptoma koji oslabljuju pacijente. Postojeća farmakološka liječenja, međutim, često se oslanjaju na sistemsku primjenu lijekova, što rezultira širokom raspodjelom lijeka i posljedično povećanim rizikom za toksičnost. S obzirom na to da mnogi ključni neuronski krugovi imaju podkubične milimetarske volumene i specifične karakteristike stanica, primjena lijekova u malim količinama u pogođena područja mozga s minimalnom difuzijom i propuštanjem bitna je. Izvješćujemo o razvoju implantabilnog, daljinski upravljivog, minijaturnog sustava za isporuku neuralnih lijekova koji omogućuje dinamičko prilagođavanje terapije s preciznom prostornom točnošću. Pokazali smo da ovaj uređaj može kemijski modulirati lokalnu neuronsku aktivnost u malim životinjskim modelima malih (glodavaca) i velikih (neljudskih primata), istovremeno dopuštajući snimanje neuronske aktivnosti da omogući kontrolu povratne veze.