Hvordan ultralyd kan bidra til å dempe Parkinsons
Det er to store snublesteiner for å utvikle effektive medisiner for Alzheimers, Parkinsons og andre sykdommer som ødelegger hjernen. Den første er å overvinne blod-hjerne-barrieren, og den andre er å levere stoffet til et presist sted og sikre at det ikke sprer seg til resten av hjernen.
Nå kan en ny tilnærming som bruker ultralydstråler og mikrobobler være en ikke-invasiv måte å levere medisiner trygt til presise steder i hjernen.
Teknikken kalles fokusert ultralyd (FUS) og lover å åpne døren for tusenvis av medisiner som kan behandle en rekke hjernesykdommer hvis de kan krysse blod-hjerne-barrieren.
Forskerne ved Columbia University i byen New York som utviklet FUS-enheten har nå vist at det bidro til å dempe tidlig progresjon av Parkinsons sykdom og forbedre hjernefunksjonen hos mus.
De beskriver resultatene i en nylig Journal of Controlled Release studieoppgave.
FUS-teknikken åpner midlertidig blod-hjerne-barrieren i en bestemt del av hjernen for å la medisiner nå akkurat den delen.
Åpne blod-hjerne-barrieren
Blod-hjerne-barrieren er et komplekst trekk ved blodårene som mater hjernen og resten av sentralnervesystemet.
Barrieren forhindrer at patogener og potensielt skadelige stoffer krysser fra blodet til parenkymet, eller funksjonelt vev, i hjernen.
FUS-teknikken stråler ultralydpulser gjennom hodeskallen til et presist sted i hjernen. Når pulser møter mikrobobler som forskere har injisert i blodet, får de mikroboblene til å svinge seg mellom veggene i de små blodkarene.
De oscillerende mikroboblene forårsaker en reversibel økning i permeabiliteten til blod-hjerne-barrieren på dette stedet.
Når FUS-strålene stopper, slutter mikroboblene å svinge, og den midlertidige tilgangen gjennom blod-hjerne-barrieren lukkes.
FUS sender gener og proteiner inn i hjernen
For den siste studien fokuserte teamet på Parkinsons sykdom. De viste at de kunne bruke FUS til å levere hjerneendrende gener og proteiner over blod-hjerne-barrieren.
En gang over barrieren restaurerte genene og proteinene delvis dopaminfrigjørende veier i hjernen. Tap av evne til å lage dopamin - et kjemisk budskap som er viktig for å kontrollere bevegelse - er et tidlig trekk ved Parkinsons sykdom.
Forskerne så også reduksjoner i noen av atferdssymptomene på Parkinsons sykdom hos musene.
"Vi fant både atferdsmessige og anatomiske nevronale forbedringer i hjernen," sier Elisa Konofagou, en av seniorstudieforfatterne som er professor i biomedisinsk teknologi og også i radiologi.
Prof. Konofagou sier at hun og teamet hennes er de første som bruker tilgjengelige medisiner for å gjenopprette en dopaminfrigjøringsvei i tidlig Parkinsons sykdom.
Food and Drug Administration (FDA) i USA har nettopp gitt forskerne et unntakssted for undersøkelsesapparater, slik at de kan sikkerhetsteste det som en måte å levere medisiner hos mennesker med Alzheimers sykdom.
Bærbart system for hjemmebehandlinger
Prof. Konofagous team er den eneste gruppen i USA som har fått godkjenning fra FDA for å prøve å åpne blod-hjerne-barrieren ved hjelp av ultralyd. Andre som jobber innen dette feltet bruker nanopartikler for å åpne blod-hjerne-barrieren eller MR for å veilede prosedyren.
FUS-enheten som professor Konofagou og teamet hennes har utviklet, er mindre, raskere og billigere. Den bruker en enkeltelement-svinger i stedet for en hjelm som inneholder over 1000 elementer. Dessuten krever "neuronavigation system" ikke MR. Teamet sammenligner det med det nevrokirurger bruker, bortsett fra at det bruker en ultralydtransduser i stedet for et kirurgisk instrument.
Teamet ser for seg et bærbart FUS-system som leger lett kan trille inn og ut av pasientenes rom på et sykehus, og en dag, til og med inn og ut av hjemmet. I tillegg varer behandlingstiden bare rundt en halv time i stedet for de 3 eller 4 timene som er nødvendige for en MR-veiledet prosedyre.
Etter forsøket på mennesker med Alzheimers planlegger professor Konofagou å teste enheten hos personer med Parkinsons sykdom.
“Vi klarte å dempe den raske utviklingen av nevrodegenerasjon samtidig som vi forbedret nevronfunksjonen. Vi forventer at studien vår vil åpne nye terapeutiske veier for tidlig behandling av sykdommer i sentralnervesystemet. ”
Prof. Elisa Konofagou
