Нові крихітні імплантовані насоси можуть безпосередньо вводити наркотики в мозок

Вчені Массачусетського технологічного інституту розробили радикально новий спосіб лікування нейродегенеративних розладів, таких як хвороба Паркінсона, і це звучить дуже фантастично. Їх процедура включає імплантацію тонкого зонда, з'єднаного з крихітним насосом у мозок пацієнта, який доставляє точно виміряні та цільові препарати до певних ділянок головного мозку. Незважаючи на те, що цей насос для імплантації головного мозку далекий від встановлення у пацієнтів з людиною, він показав багатообіцяючий в початковому дослідженні на лабораторних тваринах, лікуючи симптоми, подібні до Паркінсона, у лабораторних щурів та мавп.

Дослідники MIT опублікували свої висновки в газеті в середу Наука Трансляційна медицина. Основна ідея їхнього пристрою, що називається "мініатюрною системою доставки нейронів" (MiNDS), полягає в тому, що вона може точно лікувати окремі кластери нейронів, не викликаючи побічних ефектів. Це покращує попередні способи введення препаратів у спинномозкову рідину, що також може призводити до відхилення від цільових ефектів.

В даний час люди, які живуть з нейродегенеративними захворюваннями, такими як хвороба Паркінсона, стикаються з неможливими альтернативами: вони можуть або дозволити своїм хворобам прогресувати, оскільки симптоми, такі як тремтіння і втрата рівноваги, погіршуються, або вони можуть приймати наркотики, які мають ненавмисні, нецільові ефекти. Сьогодні одним з найпоширеніших методів лікування хвороби Паркінсона є комбінація препаратів карбідопа та леводопи (зазвичай під торговою маркою Sinemet), яка може полегшити симптоми, але також створює деякі довгострокові побічні ефекти, які порушують добровільний м'язовий рух пацієнтів.

Однією з головних переваг імплантатів головного мозку, пишуть автори дослідження, є те, що вона дозволяє лікарям спрямовувати високоспецифічні функціональні ділянки мозку лише на один кубічний міліметр - про висоту і довжину однієї літери на копійках США. Не тільки це, але вони можуть насправді виміряти активність нейронів в області, що підлягає лікуванню, дозволяючи їм відстежувати ефекти лікарського засобу і змінювати доставку ліків в режимі реального часу.

Вони підтвердили свою концепцію у макак і щурів-макак-резусів, по-перше, шляхом індукції паркінсонічного стану - одного з тих випадків, коли нейрони, що вивільняють допамін, є мертвими або інвалідами - у обох тварин. Потім вони обробляли стан мавп шляхом ін'єкції штучної спинномозкової рідини в пристрій MiNDS. Протягом експериментів дослідники контролювали активність мозку тварин, використовуючи вольфрамовий зонд у приладі, який показав, що імплантат MiNDS може збуджувати і пригнічувати специфічні нейрони.

«Ми показуємо, що MiNDS може хімічно модулювати локальну нейрональну активність і пов'язану з нею поведінку на тваринних моделях при одночасному записі нейрональної електроенцефалограми (ЕЕГ)», - пишуть автори статті.

Ідея про те, що людина може отримати імплантацію мозку замість того, щоб приймати таблетки три рази на день до кінця життя, чудово звучить, але цей радикальний протокол лікування також викликає деякі важливі питання. Найбільш очевидним є те, що імплантування пристрою доставки глибокого мозку є інвазивним, як, скажімо, ще. Це не проста процедура, як отримати татуювання або пірсинг; пропоноване пристрій проникає глибоко в мозкову тканину, що викликає занепокоєння з приводу ускладнень, які можуть виникнути внаслідок чогось такого складного, як несправність пристрою або чогось простого, як натискання на голову.

Крім того, поміщення стороннього предмета в тканину мозку може викликати запалення навколишніх тканин і потенційно гинути. Дослідники працювали навколо цього питання, використовуючи нержавіючу сталь і боросилікат (скло) в якості основних матеріалів для зонда, які, за їхніми словами, викликали мінімальне пошкодження навколишніх тканин у досліджуваних тварин після восьми тижнів імплантації.

Можливо, найважливіше, що хімічно індуковані симптоми Паркінсона у мишей і мавп досить сильно відрізняються від симптомів хвороби Паркінсона у людей. До того, як прилад MiNDS міг би бути готовим для людей, дослідникам доведеться продемонструвати свою ефективність проти хвороби Паркінсона.

Поки що, однак, це захоплюючий розвиток у стрімко зростаючої галузі медицини мозку.

Анотація: Останні досягнення в галузі ліків для нейродегенеративних розладів розширюють можливості для поліпшення виснажливих симптомів, які страждають пацієнти. Існуючі фармакологічні методи лікування, однак, часто покладаються на системне введення лікарських засобів, що призводить до широкого розповсюдження ліків і, як наслідок, до підвищеного ризику токсичності. Враховуючи, що багато ключові нейронні схеми мають суб-кубічні міліметрові обсяги і специфічні для клітини характеристики, важливе значення має введення малих обсягів ліків в уражені ділянки головного мозку з мінімальною дифузією і витоками. Ми повідомляємо про розробку імплантованої, дистанційно керованої, мініатюрної нейральної системи доставки лікарських засобів, що дозволяє динамічно регулювати терапію з точної просторовою точністю. Ми продемонстрували, що цей прилад може хімічно модулювати локальну нейрональну активність у малих (гризунів) і великих (нелюдських приматів) моделях тварин, одночасно дозволяючи реєстрацію нейронної активності, щоб забезпечити контроль зворотного зв'язку.