123RF
Nowe rozwiązanie może przywrócić czynności ruchowe u pacjentów z chorobą Parkinsona
Redaktor: Monika Stelmach
Data: 19.04.2023
Źródło: CORDIS/Komisja Europejska
Działy:
Aktualności w Neurologia
Aktualności
| Tagi: | choroba Parkinsona |
Na parkinsona nie ma lekarstwa, ale nowy, emitujący światło wyrób do implantacji może wkrótce umożliwić miejscowe dostarczanie leków do mózgu.
Choroba Parkinsona to postępująca choroba neurodegeneracyjna, na którą obecnie brak jest lekarstwa. W samej Unii Europejskiej cierpi na nią około 1,2 mln osób, a liczba ta do 2030 roku ma ulec podwojeniu.
– Choroba Parkinsona spowodowana jest degeneracją neuronów dopaminowych, które silnie unerwiają zwoje podstawne, zespół regionów mózgu, które kontrolują ruchy – wyjaśnia prof. Farshad Moradi z Wydziału Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej Uniwersytetu w Aarhus.
W ramach finansowanego ze środków UE projektu STARDUST zespół Moradiego opracował nowe rozwiązanie mające na celu przywrócenie czynności ruchowej u pacjentów z chorobą Parkinsona – nowy wyrób do implantacji o nazwie Dust, który umożliwia dostarczanie leków przeciwko chorobie Parkinsona w modelu mysim. Wyrób opiera się na optogenetyce, czyli procesie wykorzystującym światło do aktywacji specyficznych białek w mózgu.
– Proponujemy wykorzystanie neuromodulacji optogenetycznej do normalizacji czynności ruchowej gałki bladej bocznej, jądra w zwojach podstawnych, którego aktywność u osób chorych na parkinsona ulega zmianie. Aby dotrzeć do tego obszaru mózgu, zaproponowaliśmy zastosowanie w pełni wszczepialnego wyrobu do dostarczania światła o pożądanej długości fali ukierunkowanego na te konkretne obwody neuronalne – mówi prof. Moradi.
Wyrób umożliwia przeprowadzanie eksperymentów optogenetycznych u swobodnie poruszającego się zwierzęcia, w ramach których rejestruje dane, przekazuje je bezprzewodowo i dostarcza leki do konkretnego miejsca.
Aby ocenić skuteczność wyrobu w wywoływaniu reakcji lokomotorycznych, zespół przeprowadził serię prób. Najpierw wszczepiono myszom doświadczalnym „atrapy” wyrobów, aby znaleźć najlepszy sposób zainstalowania ich wraz z przetwornikiem.
Następnie, na 8–10 tygodni przed przeszczepieniem prototypowych wyrobów, do kory ruchowej myszy podano rodopsynę kanałową, białko reagujące na światło.
Wyroby te były aktywowane podczas prób, ale nie powodowały u myszy żadnych reakcji behawioralnych. Mogło to wynikać z wielu powodów, w tym z niewystarczającej intensywności światła do aktywacji neuronów in vivo lub rozstrojenia się przetwornika i wyrobu po implantacji.
– Niestety, integracja komponentów poniekąd się nie udała, co znacząco wpłynęło na badania in vivo – stwierdza prof. Moradi.
Niemniej jednak projekt STARDUST zaowocował kilkoma obiecującymi osiągnięciami. Zespół opracował zestaw molekularnych narzędzi optogenetycznych do zastosowania pobudzającego lub hamującego oraz zoptymalizował działanie rodopsyny kanałowej w modelu mysim.
– Poprzez fotoaktywację neuronów gałki bladej bocznej moglibyśmy złagodzić szeroki zakres nieprawidłowych zachowań ruchowych przypominających objawy parkinsona u pacjentów. Wyniki te podkreślają znaczenie gałki bladej bocznej w patofizjologii choroby – wyjaśnia prof. Moradi.
Naukowcy opracowali również oparty na polimerach system dostarczania leków wyzwalany światłem, który aktywuje się pod wpływem światła UV i dezaktywuje w świetle zielonym.
Po zakończeniu projektu naukowcy będą kontynuować badania w innych kierunkach.
Jednym z kierunków jest dalsza praca nad rozwojem wyrobu poprzez takie inicjatywy jak Transformacja EIC. – Kolejnym jest dalsza praca nad częścią neurobiologiczną badania, dotarcie do różnych regionów mózgu. Pomoże nam to odpowiedzieć na pytania z dziedziny neuronauki, wykorzystując w tym celu technologię wspomagającą, ukierunkowaną na regiony, które są nieosiągalne za pomocą standardowych lub istniejących wyrobów – zapowiada prof. Moradi.
– Choroba Parkinsona spowodowana jest degeneracją neuronów dopaminowych, które silnie unerwiają zwoje podstawne, zespół regionów mózgu, które kontrolują ruchy – wyjaśnia prof. Farshad Moradi z Wydziału Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej Uniwersytetu w Aarhus.
W ramach finansowanego ze środków UE projektu STARDUST zespół Moradiego opracował nowe rozwiązanie mające na celu przywrócenie czynności ruchowej u pacjentów z chorobą Parkinsona – nowy wyrób do implantacji o nazwie Dust, który umożliwia dostarczanie leków przeciwko chorobie Parkinsona w modelu mysim. Wyrób opiera się na optogenetyce, czyli procesie wykorzystującym światło do aktywacji specyficznych białek w mózgu.
– Proponujemy wykorzystanie neuromodulacji optogenetycznej do normalizacji czynności ruchowej gałki bladej bocznej, jądra w zwojach podstawnych, którego aktywność u osób chorych na parkinsona ulega zmianie. Aby dotrzeć do tego obszaru mózgu, zaproponowaliśmy zastosowanie w pełni wszczepialnego wyrobu do dostarczania światła o pożądanej długości fali ukierunkowanego na te konkretne obwody neuronalne – mówi prof. Moradi.
Wyrób umożliwia przeprowadzanie eksperymentów optogenetycznych u swobodnie poruszającego się zwierzęcia, w ramach których rejestruje dane, przekazuje je bezprzewodowo i dostarcza leki do konkretnego miejsca.
Aby ocenić skuteczność wyrobu w wywoływaniu reakcji lokomotorycznych, zespół przeprowadził serię prób. Najpierw wszczepiono myszom doświadczalnym „atrapy” wyrobów, aby znaleźć najlepszy sposób zainstalowania ich wraz z przetwornikiem.
Następnie, na 8–10 tygodni przed przeszczepieniem prototypowych wyrobów, do kory ruchowej myszy podano rodopsynę kanałową, białko reagujące na światło.
Wyroby te były aktywowane podczas prób, ale nie powodowały u myszy żadnych reakcji behawioralnych. Mogło to wynikać z wielu powodów, w tym z niewystarczającej intensywności światła do aktywacji neuronów in vivo lub rozstrojenia się przetwornika i wyrobu po implantacji.
– Niestety, integracja komponentów poniekąd się nie udała, co znacząco wpłynęło na badania in vivo – stwierdza prof. Moradi.
Niemniej jednak projekt STARDUST zaowocował kilkoma obiecującymi osiągnięciami. Zespół opracował zestaw molekularnych narzędzi optogenetycznych do zastosowania pobudzającego lub hamującego oraz zoptymalizował działanie rodopsyny kanałowej w modelu mysim.
– Poprzez fotoaktywację neuronów gałki bladej bocznej moglibyśmy złagodzić szeroki zakres nieprawidłowych zachowań ruchowych przypominających objawy parkinsona u pacjentów. Wyniki te podkreślają znaczenie gałki bladej bocznej w patofizjologii choroby – wyjaśnia prof. Moradi.
Naukowcy opracowali również oparty na polimerach system dostarczania leków wyzwalany światłem, który aktywuje się pod wpływem światła UV i dezaktywuje w świetle zielonym.
Po zakończeniu projektu naukowcy będą kontynuować badania w innych kierunkach.
Jednym z kierunków jest dalsza praca nad rozwojem wyrobu poprzez takie inicjatywy jak Transformacja EIC. – Kolejnym jest dalsza praca nad częścią neurobiologiczną badania, dotarcie do różnych regionów mózgu. Pomoże nam to odpowiedzieć na pytania z dziedziny neuronauki, wykorzystując w tym celu technologię wspomagającą, ukierunkowaną na regiony, które są nieosiągalne za pomocą standardowych lub istniejących wyrobów – zapowiada prof. Moradi.
