Как ультразвук может помочь обуздать болезнь Паркинсона
Есть два основных препятствия на пути разработки эффективных лекарств от болезней Альцгеймера, Паркинсона и других болезней, разрушающих мозг. Первая - это преодоление гематоэнцефалического барьера, а вторая - доставляет лекарство в определенное место и гарантирует, что оно не распространяется на остальную часть мозга.
Теперь новый подход, в котором используются ультразвуковые лучи и микропузырьки, может стать неинвазивным способом безопасной доставки лекарств в определенные места в мозге.
Техника называется сфокусированным ультразвуком (FUS) и обещает открыть дверь для тысяч лекарств, которые могут лечить ряд заболеваний мозга, если они смогут преодолеть гематоэнцефалический барьер.
Ученые из Колумбийского университета в Нью-Йорке, разработавшие устройство FUS, теперь показали, что оно помогает сдерживать раннее прогрессирование болезни Паркинсона и улучшать работу мозга у мышей.
Они описывают результаты в недавнем Журнал контролируемого выпуска учебная работа.
Техника FUS временно открывает гематоэнцефалический барьер в определенной части мозга, позволяя лекарствам достичь только этой части.
Открытие гематоэнцефалического барьера
Гематоэнцефалический барьер - это сложный элемент кровеносных сосудов, питающих мозг и остальную часть центральной нервной системы.
Барьер предотвращает проникновение патогенов и потенциально вредных веществ из кровотока в паренхиму или функциональную ткань головного мозга.
Метод FUS направляет ультразвуковые импульсы через череп в точное место в мозге. Когда импульсы встречаются с микропузырьками, которые ученые вводят в кровоток, они заставляют микропузырьки колебаться между стенками крошечных кровеносных сосудов.
Колеблющиеся микропузырьки вызывают обратимое увеличение проницаемости гематоэнцефалического барьера в этом месте.
Когда лучи FUS прекращаются, микропузырьки перестают колебаться, и временный доступ через гематоэнцефалический барьер закрывается.
FUS отправляет гены и белки в мозг
В недавнем исследовании команда сосредоточилась на болезни Паркинсона. Они показали, что могут использовать FUS для доставки изменяющих мозг генов и белков через гематоэнцефалический барьер.
Пройдя через барьер, гены и белки частично восстанавливают пути высвобождения дофамина в головном мозге. Утрата способности производить дофамин - химический посредник, который важен для контроля движений, - является ранним признаком болезни Паркинсона.
Исследователи также заметили уменьшение некоторых поведенческих симптомов болезни Паркинсона у мышей.
«Мы обнаружили как поведенческие, так и анатомические улучшения нейронов в мозге», - говорит Элиза Конофагу, один из ведущих авторов исследования, профессор биомедицинской инженерии, а также радиологии.
Профессор Конофагу говорит, что она и ее команда первыми использовали доступные лекарства для восстановления пути высвобождения дофамина на ранних стадиях болезни Паркинсона.
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) только что предоставило исследователям исключение для исследуемых устройств, чтобы они могли проверить его безопасность как способ доставки лекарств людям с болезнью Альцгеймера.
Портативная система для домашних процедур
Команда профессора Конофагу - единственная группа в США, получившая одобрение FDA на исследование открытия гематоэнцефалического барьера с помощью ультразвука. Другие, которые работают в этой области, используют наночастицы для открытия гематоэнцефалического барьера или МРТ для руководства процедурой.
Устройство FUS, разработанное профессором Конофагу и ее командой, меньше, быстрее и дешевле. В нем используется одноэлементный преобразователь вместо шлема, вмещающего более 1000 элементов. Кроме того, его «нейронавигационная система» не требует МРТ. Команда сравнивает его с тем, который используют нейрохирурги, за исключением того, что он использует ультразвуковой преобразователь вместо хирургического инструмента.
Команда разрабатывает портативную систему FUS, которую врачи могут легко ввозить в палаты пациентов и выходить из них в больнице, а в один прекрасный день даже дома и обратно. Кроме того, время лечения длится всего около получаса вместо 3 или 4 часов, необходимых для процедуры под контролем МРТ.
После испытания на людях с болезнью Альцгеймера профессор Конофагу планирует испытать устройство на людях с болезнью Паркинсона.
«Мы смогли сдержать быстрое прогрессирование нейродегенерации, улучшив при этом функцию нейронов. Мы ожидаем, что наше исследование откроет новые терапевтические возможности для раннего лечения заболеваний центральной нервной системы ».
Проф. Элиза Конофагу
