Hvordan ultralyd kunne hjælpe med at bremse Parkinsons
Der er to vigtige hindringer for udvikling af effektive lægemidler til Alzheimers, Parkinsons og andre sygdomme, der ødelægger hjernen. Den første overvinder blod-hjerne-barrieren, og den anden er at aflevere lægemidlet til et præcist sted og sikre, at det ikke spredes til resten af hjernen.
Nu kan en ny tilgang, der bruger ultralydsstråler og mikrobobler, være en ikke-invasiv måde at aflevere stoffer sikkert til præcise steder i hjernen.
Teknikken kaldes fokuseret ultralyd (FUS) og lover at åbne døren for tusindvis af lægemidler, der kan behandle en række hjernetilstande, hvis de kan krydse blod-hjerne-barrieren.
Forskerne ved Columbia University i byen New York, der udviklede FUS-enheden, har nu vist, at det hjalp med at bremse den tidlige progression af Parkinsons sygdom og forbedre hjernens funktion hos mus.
De beskriver resultaterne i en nylig Journal of Controlled Release studieopgave.
FUS-teknikken åbner midlertidigt blod-hjerne-barrieren i en bestemt del af hjernen for at tillade, at stoffer når netop den del.
Åbning af blod-hjerne-barrieren
Blod-hjerne-barrieren er et komplekst træk ved de blodkar, der fodrer hjernen og resten af centralnervesystemet.
Barrieren forhindrer, at patogener og potentielt skadelige stoffer krydser over fra blodbanen til parenkymet eller funktionelt væv i hjernen.
FUS-teknikken stråler ultralydspulser gennem kraniet til et præcist sted i hjernen. Når pulserne møder mikrobobler, som forskere har injiceret i blodbanen, får de mikroboblerne til at svinge mellem væggene i de små blodkar.
De oscillerende mikrobobler forårsager en reversibel stigning i permeabiliteten af blod-hjerne-barrieren på dette sted.
Når FUS-bjælkerne stopper, holder mikroboblerne op med at svinge, og den midlertidige adgang gennem blod-hjerne-barrieren lukker.
FUS sender gener og proteiner ind i hjernen
I den nylige undersøgelse fokuserede holdet på Parkinsons sygdom. De viste, at de kunne bruge FUS til at levere hjerneændrende gener og proteiner over blod-hjerne-barrieren.
En gang over barrieren gendannede generne og proteinerne delvis dopaminfrigivende veje i hjernen. Tab af evnen til at fremstille dopamin - en kemisk messenger, der er vigtig for at kontrollere bevægelse - er et tidligt træk ved Parkinsons sygdom.
Forskerne så også reduktioner i nogle af de adfærdsmæssige symptomer på Parkinsons sygdom hos musene.
"Vi fandt både adfærdsmæssige og anatomiske neuronale forbedringer i hjernen," siger Elisa Konofagou, en af seniorforfatterne, der er professor i biomedicinsk teknik og også radiologi.
Prof. Konofagou siger, at hun og hendes team er de første til at bruge tilgængelige stoffer til at gendanne en dopaminfrigivende vej i den tidlige Parkinsons sygdom.
Food and Drug Administration (FDA) i USA har netop givet forskerne en undtagelse for undersøgelsesudstyr, så de kan sikkerhedstest det som en måde at levere medicin til mennesker med Alzheimers sygdom.
Bærbart system til hjemmebehandlinger
Prof. Konofagous team er den eneste gruppe i USA, der har fået godkendelse fra FDA til forsøg med at åbne blod-hjerne-barrieren ved hjælp af ultralyd. Andre, der arbejder inden for dette felt, bruger nanopartikler til at åbne blod-hjerne-barrieren eller MR til at styre proceduren.
FUS-enheden, som Prof. Konofagou og hendes team har udviklet, er mindre, hurtigere og billigere. Det bruger en enkelt-element transducer i stedet for en hjelm, der huser over 1.000 elementer. Desuden kræver dets "neuronavigations system" ikke MR. Holdet sammenligner det med det, som neurokirurger bruger, bortset fra at det bruger en ultralydstransducer i stedet for et kirurgisk instrument.
Holdet forestiller sig et bærbart FUS-system, som læger nemt kan køre ind og ud af patienternes værelser på et hospital og en dag, selv ind og ud af deres hjem. Derudover varer behandlingstiden kun omkring en halv time i stedet for de 3 eller 4 timer, der er nødvendige for en MR-styret procedure.
Efter forsøget på mennesker med Alzheimers planlægger professor Konofagou at teste enheden hos mennesker med Parkinsons sygdom.
”Vi var i stand til at bremse den hurtige udvikling af neurodegeneration og samtidig forbedre den neuronale funktion. Vi forventer, at vores undersøgelse åbner nye terapeutiske veje til tidlig behandling af sygdomme i centralnervesystemet. ”
Prof. Elisa Konofagou
