Noile pompe implantate mici pot injecta medicamente direct în creier

Oamenii de știință de la Massachusetts Institute of Technology au dezvoltat o modalitate radicală de a trata tulburările neurodegenerative precum boala Parkinson și sună destul de ciudat de sci-fi. Procedura lor implică implantarea unei sonde subțiri conectate la o pompă mică într-un creier al unui pacient care oferă medicamente precis măsurate și direcționate către anumite zone ale creierului. În timp ce această pompă de implant creier este departe de a fi instalată la pacienții umani, ea a demonstrat promisiunea într-un studiu inițial la animale de laborator, tratând simptomele asemănătoare Parkinson la șobolani de laborator și maimuțe.

Cercetătorii MIT și-au publicat rezultatele într-un articol publicat miercuri în jurnal Medicina translațională științifică. Ideea principală din spatele dispozitivului lor, numită "sistem miniaturizat de administrare a medicamentelor neuronale" (MiNDS), este că poate trata cu precizie anumite clustere de neuroni fără a provoca efecte secundare. Aceasta îmbunătățește metodele anterioare care introduc medicamente în lichidul cefalorahidian, ceea ce poate provoca și efecte vizate.

În prezent, persoanele care trăiesc cu afecțiuni neurodegenerative cum ar fi boala Parkinson se confruntă cu alternative aparent imposibile: pot să-și lase boala să progreseze, deoarece simptome precum tremurul și pierderea echilibrului se agravează sau pot lua medicamente care au efecte neintenționate, în afara țintei. Aceste zile, una dintre cele mai frecvente terapii pentru boala Parkinson este combinația dintre medicamentele carbidopa și levodopa (de obicei sub numele de brand Sinemet), care poate ameliora simptomele, dar poate crea și unele efecte secundare pe termen lung care afectează mișcarea musculară voluntară a pacienților.

Unul dintre avantajele majore ale implanturilor creierului, scriu autorii studiului, este faptul ca permite medicilor sa vizeze zone foarte funcționale ale creierului, la fel de mici ca un milimetru cubi - despre înălțimea și lungimea unei litere în penny din SUA. Nu numai că, dar pot măsura activitatea neuronilor în zona tratată, permițându-le să monitorizeze efectele unui medicament și să modifice livrarea de droguri în timp real.

Ei și-au validat conceptul în maimuțele rhesus macaque și șobolani, în primul rând prin inducerea unei stări parkinsoniene - una în care neuronii eliberatori de dopamină sunt morți sau cu handicap - la ambii animale. Apoi au tratat starea la maimuțe prin injectarea lichidului cerebrospinal artificial în dispozitivul MiNDS. Pe parcursul experimentelor, cercetatorii au monitorizat activitatea creierului animalelor folosind o sondă de tungsten din dispozitiv, care a arătat că implantul MiNDS ar putea excita și inhiba neuronii specifici.

"Arătăm aici că MiNDS poate modula chimic activitatea neuronală locală și comportamentul înrudit în modelele animale în timp ce înregistrează simultan activitatea electroencefalogramei neuronale (EEG)", scrie autorii lucrării.

Ideea că o persoană ar putea obține un implant de creier în loc să ia pilule de trei ori pe zi pentru tot restul vieții sună minunat, dar acest protocol de tratament radical ridică și unele probleme semnificative. Cel mai evident este că implantarea unui dispozitiv adânc de eliberare a creierului de droguri este invazivă ca heck. Aceasta nu este o procedură simplă cum ar fi obținerea unui tatuaj sau a unui piercing; dispozitivul propus pătrunde adânc în țesutul cerebral, ceea ce ridică îngrijorări cu privire la complicațiile care ar putea apărea ca urmare a unor probleme atât de complexe precum disfuncționalitatea dispozitivului sau ceva la fel de simplu ca lovirea capului.

În plus, plasarea unui obiect străin în țesutul cerebral poate provoca inflamarea țesutului înconjurător și potențialul mor. Cercetătorii au lucrat în jurul acestei chestiuni utilizând oțelul inoxidabil și borosilicatul (sticla) ca principalele materiale pentru sondă, care spun că au provocat daune minime țesutului înconjurător la animalele testate după opt săptămâni de implantare.

Poate cel mai important, simptomele Parkinson, induse chimic, la șoareci și maimuțe sunt destul de diferite de cele ale bolii Parkinson actuale la om. Înainte ca dispozitivul MiNDS să fie aproape de gata pentru oameni, cercetătorii vor trebui să-și demonstreze eficacitatea împotriva bolii Parkinson.

Pentru moment, totuși, este o dezvoltare fascinantă în domeniul în creștere rapidă a medicinei creierului.

Abstract: Progresele recente ale medicamentelor pentru tulburările neurodegenerative sunt oportunități extinse pentru îmbunătățirea simptomelor debilitante suferite de pacienți. Tratamentele farmacologice existente, totuși, se bazează adesea pe administrarea sistemică a medicamentelor, care duc la o distribuție largă a medicamentului și, în consecință, la un risc crescut de toxicitate. Având în vedere că multe circuite neuronale cheie au volume milimetrice sub-cubice și caracteristici specifice celulelor, administrarea de cantități mici de medicamente în zonele afectate ale creierului cu difuzie minimă și scurgere este esențială. Raportăm dezvoltarea unui sistem de livrare a medicamentelor neuronale implantabile, controlabile de la distanță, care să permită reglarea dinamică a terapiei cu precizie spațială precisă. Demonstrăm faptul că acest dispozitiv poate modula chimic activitatea neuronală locală în modele animale mici (rozătoare) și mari (animale primate non-umane), permițând simultan înregistrarea activității neuronale pentru a permite controlul feedback-ului.