Για πολλά άτομα που πάσχουν από νευρολογικές διαταραχές, όπως η επιληψία, δεν υπάρχουν βιώσιμες θεραπευτικές επιλογές. Στην τελευταία μας έρευνα, αναπτύξαμε μια εμφυτεύσιμη συσκευή που μπορεί να προσφέρει κάποια μέρα ανακούφιση. Δείχνουμε ότι το εμφύτευμα μπορεί να αντιμετωπίσει προβλήματα στον εγκέφαλο, όπως επιληπτικές κρίσεις, παρέχοντας χημικές ουσίες στον εγκέφαλο - γνωστές ως νευροδιαβιβαστές - απευθείας στα κύτταρα του εγκεφάλου που προκαλούν το πρόβλημα.
Το εμφύτευμα λειτουργεί χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρικό πεδίο για να ωθήσει τους νευροδιαβιβαστές έξω από τη συσκευή από μια εσωτερική δεξαμενή. Αυτή η διαδικασία, γνωστή ως ηλεκτροφόρηση, επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο της δόσης και του χρονισμού της χορήγησης φαρμάκου, η οποία είναι σημαντική για την αντιμετώπιση διαλείπων διαταραχών όπως η επιληψία.
Αυτός ο τρόπος χορήγησης φαρμάκων έχει επίσης το πλεονέκτημα ότι δεν αυξάνει την τοπική πίεση όπου το φάρμακο εξέρχεται από τη συσκευή επειδή τα μόρια του φαρμάκου δεν είναι σε διαλύτη - εξέρχονται από τη συσκευή "ξηρά". Αυτό είναι σημαντικό επειδή σημαίνει ότι τα μόρια φαρμάκων (οι νευροδιαβιβαστές σε αυτή την περίπτωση) μπορούν να αλληλεπιδράσουν άμεσα με τον ιστό που περιβάλλει το εμφύτευμα χωρίς να προκαλούν βλάβη σε αυτά τα κύτταρα ή στον περιβάλλοντα ιστό.
Οι ερευνητές έχουν δείξει προηγουμένως ότι αυτή η μέθοδος χορήγησης φαρμάκων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διαχείριση του πόνου, με ένα εμφύτευμα που τοποθετήθηκε στο νωτιαίο μυελό των αρουραίων. Η καινοτομία του έργου μας, που δημοσιεύτηκε στην επιστημονική πρόοδο, ήταν να κατασκευάσει ένα εμφύτευμα αρκετά μικρό ώστε να εμφυτευθεί στον εγκέφαλο των ποντικών. Επίσης ενσωματώσαμε μικροσκοπικούς αισθητήρες στο εμφύτευμα για να μπορέσουμε να παρακολουθήσουμε την τοπική δραστηριότητα του εγκεφάλου όπου εμφυτεύτηκε η συσκευή.
Οι νευροδιαβιβαστές είναι οι χημικοί αγγελιοφόροι του εγκεφάλου. (Andrii Vodolazhskyi / Shutterstock.com) Χρησιμοποιώντας τους αισθητήρες επί του σκάφους, θα μπορούσαμε να δούμε την εμφάνιση δραστηριότητας παρόμοιας με επιληπτικές κρίσεις σε ποντίκια. Μετά την ανίχνευση μιας κρίσης, είπαμε στο εμφύτευμα να στείλει ανασταλτικούς νευροδιαβιβαστές στον ιστό του εγκεφάλου στο κέντρο των επιληπτικών κρίσεων. Οι νευροδιαβιβαστές λένε στα κύτταρα στον ιστό αυτό να σταματήσουν τη διάδοση του μηνύματος επιληπτικών κρίσεων σε άλλα κύτταρα. Αυτό σταμάτησε τις επιληπτικές κρίσεις.
Αφού διαπίστωσε ότι μπορούσαμε να σταματήσουμε τις επιληπτικές κρίσεις, θέλαμε να δούμε αν θα μπορούσαμε να αποτρέψουμε τις επιληπτικές κρίσεις εντελώς, αντί να τους σταματήσουμε αφού ξεκινήσουν. Για να δοκιμάσουμε αυτό, ξεκινήσαμε να παραδίδουμε τους νευροδιαβιβαστές πριν από την ένεση μιας δόσης χημικών ουσιών που προκαλούν κρίσεις στον εγκέφαλο με ξεχωριστό εμφύτευμα. Αυτά τα πειράματα έδειξαν ότι το εμφύτευμά μας θα μπορούσε να αποτρέψει την εμφάνιση οποιασδήποτε δραστηριότητας που μοιάζει με επιληπτική κρίση.
Τεχνολογία πλατφόρμας
Είμαστε πολύ ενθουσιασμένοι γιατί αυτή είναι η πρώτη φορά που κάποιος έχει δει ότι μια ηλεκτροφορητική συσκευή χορήγησης φαρμάκων μπορεί να σταματήσει ή να εμποδίσει την επιληπτική δραστηριότητα. Επίσης, βλέπουμε αυτό ως τεχνολογία πλατφόρμας που θα μπορούσε να προσαρμοστεί για να βοηθήσει στη θεραπεία πολλών διαφορετικών νευρολογικών διαταραχών, όπως η επιληψία, η νόσος του Parkinson και οι όγκοι του εγκεφάλου.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι, μέχρι στιγμής, η συσκευή αυτή δοκιμάστηκε μόνο σε ποντίκια και αρουραίους. Κρίνοντας από το χρόνο που χρειάστηκε για άλλες τεχνολογίες να περάσουν από αυτό το στάδιο σε ευρεία κλινική χρήση, είναι πιθανό να είναι τουλάχιστον μια δεκαετία πριν αυτή η τεχνολογία να είναι ευρέως διαθέσιμη για τον άνθρωπο. Κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου θα γίνει πολλή δουλειά για να αποδειχθεί η μακροπρόθεσμη βιωσιμότητα αυτών των εμφυτευμάτων για τη θεραπεία της επιληψίας καθώς και άλλων νευρολογικών διαταραχών.
Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στην Η συζήτηση.
Christopher Proctor, Ερευνητικός Συνεργάτης στην Παρασκευή και Επικύρωση των Εμφυτεύσιμων Αντλιών Ιόντων, Πανεπιστήμιο του Cambridge
