Monille ihmisille, jotka kärsivät neurologisista häiriöistä, kuten epilepsia, ei ole käyttökelpoisia hoitomuotoja. Viimeisimmässä tutkimuksessamme kehitimme implantoitavan laitteen, joka voi jonain päivänä tarjota helpotusta. Osoitamme, että implantti voi hoitaa aivojen ongelmia, kuten epileptisiä kohtauksia, toimittamalla aivojen kemikaaleja - tunnetaan nimellä välittäjäaineet - suoraan aivojen soluihin, jotka aiheuttavat ongelman.
Implantaatti toimii sähkökentän avulla välittäjäaineiden työntämiseksi ulos laitteesta sisäisestä säiliöstä. Tämä prosessi, joka tunnetaan nimellä elektroforeesi, mahdollistaa lääkkeen annostelun ja ajoituksen tarkan hallinnan, mikä on tärkeätä ajoittaisten häiriöiden, kuten epilepsian, hoidossa.
Tällä tavalla lääkkeiden toimittamisella on myös se etu, että se ei lisää paikallista painetta, kun lääke poistuu laitteesta, koska lääkemolekyylit eivät ole liuottimessa - ne poistuvat laitteesta “kuivana”. Tämä on tärkeää, koska se tarkoittaa lääkemolekyylejä (tässä tapauksessa välittäjäaineita), jotka voivat olla vuorovaikutuksessa implanttia ympäröivän kudoksen kanssa vahingoittamatta näitä soluja tai ympäröivää kudosta.
Tutkijat ovat aiemmin osoittaneet, että tätä menetelmää lääkkeiden luovuttamiseksi voidaan käyttää kivun hallintaan implantin avulla, joka asetettiin rottien selkäytimeen. Science Advances -julkaisussa julkaistun työn uutuus oli suunnitella implantti, joka on riittävän pieni implantoitavaksi hiirien aivoihin. Lisäsimme implanttiin myös pieniä antureita, jotta voimme seurata paikallista aivojen toimintaa, missä laite implantoitiin.
Neurotransmitterit ovat aivojen kemialliset lähettiläät. (Andrii Vodolazhskyi / Shutterstock.com) Ajoneuvon antureita käyttämällä voimme nähdä kohtausten kaltaisen toiminnan alkamisen hiirissä. Kun kohtaus on havaittu, käskimme implanttia lähettämään estäviä välittäjäaineita aivokudokseen kohtausten keskellä. Neurolähettimet käskevät kudoksen soluja lopettamaan kohtausviestin etenemisen muihin soluihin. Tämä pysäytti kohtaukset.
Saatuaan huomata, että voimme lopettaa takavarikot, halusimme nähdä, voisimmeko estää kouristukset kokonaan, sen sijaan, että voisimme lopettaa ne sen jälkeen kun ne ovat alkaneet. Tämän testaamiseksi aloitimme välittäjäaineiden toimittamisen ennen kuin aivoihin injektoitiin annos kouristuksia aiheuttavia kemikaaleja erillisellä implantilla. Nämä kokeet osoittivat, että implanttimme voi estää kouristusmaisen toiminnan tapahtumisen.
Alustateknologia
Olemme erittäin innoissamme, koska tämä on ensimmäinen kerta, kun joku on nähnyt, että elektroforeettinen lääkkeenantolaite voi pysäyttää tai estää kohtausten kaltaisen toiminnan. Katsomme myös, että tämä on alustateknologia, jota voidaan mukauttaa monien erilaisten neurologisten häiriöiden, kuten epilepsian, Parkinsonin taudin ja aivokasvainten, hoitoon.
On tärkeää huomata, että tähän mennessä tätä laitetta on testattu vain hiirillä ja rotilla. Päätellen ajankohdasta, joka on kulunut muiden tekniikoiden siirtymiseen tästä vaiheesta laajaan kliiniseen käyttöön, on todennäköistä, että ainakin kymmenen vuotta ennen kuin tämä tekniikka olisi laajalti saatavilla ihmisille. Tänä aikana tehdään paljon työtä näiden implanttien pitkäaikaisen elinkelpoisuuden osoittamiseksi epilepsian ja muiden neurologisten häiriöiden hoitamiseksi.
Tämä artikkeli on alun perin julkaistu keskustelussa.
Christopher Proctor, tutkimusapulainen implantoitavien ionipumppujen valmistuksessa ja validoinnissa, Cambridgen yliopisto
