Может ли новый подход контролировать приступы без хирургического вмешательства?

Исследователи продемонстрировали нехирургический способ успокоить мозговую цепь, связанную с приступами, на модели животных.

Команда использовала сфокусированный ультразвук низкой интенсивности, чтобы на короткое время открыть гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) в гиппокампе, провела генную терапию только в этот регион, а затем по требованию включила «диммер» с помощью перорального препарата.

Исследование показывает, что одноразовая целенаправленная процедура может модулировать определенную область мозга, не затрагивая нецелевые области мозга.

«Многие неврологические заболевания вызываются гиперактивными клетками в определенном месте мозга», — говорит руководитель исследования Ежи Шабловский, доцент кафедры биоинженерии и член Инициативы нейроинженерии Университета Райса.

«Наш подход направляет терапию туда, где она необходима, и позволяет вам контролировать ее, когда вам это нужно, без хирургического вмешательства и без постоянного имплантата».

Работа в ACS Химическая Нейронаука основан на почти десятилетних инновациях Шабловского и его команды. Разработанный группой метод акустически направленной хемогенетики (ATAC) объединяет ультразвук, генную терапию и хемогенетику (метод, который снабжает выбранные нейроны сконструированными рецепторами, чтобы их можно было активировать или заглушать с помощью определенного лекарства) в единый инструмент, который делает возможным точный контроль над цепями мозга без хирургического вмешательства.

В ходе процедуры ATAC исследователи сначала ввели в кровоток микроскопические пузырьки, наполненные газом. Когда ультразвуковые волны низкой интенсивности были направлены на гиппокамп, микропузырьки мягко колебались у стенок кровеносных сосудов, создавая временные отверстия нанометрового размера в ГЭБ. Эти поры были в сотни раз меньше клеток крови, что затрудняло их прохождение, но достаточно велики, чтобы позволить векторам доставки генов, разработанным лабораторией Шабловского, проникать в целевую ткань мозга. Поры закрылись естественным путем в течение нескольких часов, оставив ГЭБ нетронутым.

Сконструированные векторы содержали инструкции по созданию ингибирующего хемогенетического рецептора — своего рода молекулярного «диммера», который заставляет нейроны реагировать на лекарство, введенное позже, на «тихую» активность, вызывающую судороги.

«Точно воздействуя на гиппокамп, мы можем снизить чрезмерную активность там, где это важно, и оставить нетронутой остальную часть мозга», — говорит Хунхао Ли, аспирант биоинженерии из Райс, который является первым автором исследования.

Результаты подтверждают, что ATAC может добиться точного контроля над целевыми цепями мозга, используя минимально инвазивную процедуру и простой системный препарат. Поскольку как открытие ГЭБ с помощью фокусированного ультразвука, так и доставка генов на основе вирусных векторов уже проходят клинические исследования, этот метод может ускорить разработку таргетных методов лечения эпилепсии и других неврологических расстройств.

Эксперимент с гиппокампом стал важной вехой для группы Шабловски, которая ранее показала, как проводить генную терапию в больших объемах мозга, в небольших целевых областях мозга и даже в отдельных нейронных соединениях. Сфокусированный ультразвук также можно использовать для восстановления молекулярных сигналов из определенных областей мозга: родственный метод лаборатории Шабловского, известный как восстановление маркеров посредством озвучивания или REMIS, может высвобождать искусственные или природные белки только из озвученной области в кровоток, что позволяет исследователям контролировать активность генов без инвазивных исследований. Эта методика привела к недавно профинансированному клиническому исследованию с участием партнеров Техасского медицинского центра, в том числе исследователей из Медицинского колледжа Бэйлора и Онкологического центра доктора медицины Андерсона Техасского университета.

«Эти технологии дополняют друг друга», — говорит Шабловски. “Ультразвук позволяет нам проводить терапию, контролировать нужные нам нейроны, а затем измерять эффекты именно в той цепи, на которую мы нацелены. Наша цель – создать платформу, которая может безопасно достигать любой области мозга, точно доставлять любую генетическую полезную нагрузку и позволять врачам контролировать ее по требованию. Такая универсальность может изменить наше представление о разработке методов лечения мозга”.

Исследование было поддержано Фондом Дж. Гарольда и Лейлы Й. Мазерс, Фондом Майкла Дж. Фокса по исследованию болезни Паркинсона, Национальными институтами здравоохранения и Национальным научным фондом.

Ответственность за содержание данного пресс-релиза несут исключительно авторы, и он не обязательно отражает официальную точку зрения финансирующих организаций и учреждений.

Источник: Университет Райса