Для многих людей, которые страдают от неврологических расстройств, таких как эпилепсия, не существует жизнеспособных вариантов лечения. В нашем последнем исследовании мы разработали имплантируемое устройство, которое однажды может принести облегчение. Мы показываем, что имплантат может лечить проблемы в головном мозге, такие как эпилептические припадки, доставляя химические вещества мозга - известные как нейротрансмиттеры - непосредственно в клетки мозга, которые вызывают проблему.
Имплант работает, используя электрическое поле для выталкивания нейротрансмиттеров из устройства из внутреннего резервуара. Этот процесс, известный как электрофорез, позволяет точно контролировать дозу и время доставки лекарств, что важно для лечения прерывистых расстройств, таких как эпилепсия.
Этот способ доставки лекарств также имеет то преимущество, что не увеличивает локальное давление, когда лекарство выходит из устройства, потому что молекулы лекарства не находятся в растворителе - они выходят из устройства «всухую». Это важно, потому что это означает, что молекулы лекарственного средства (в данном случае нейротрансмиттеры) могут взаимодействовать непосредственно с тканью, окружающей имплантат, не вызывая повреждения этих клеток или окружающей ткани.
Исследователи ранее показали, что этот метод доставки лекарств можно использовать для борьбы с болью с помощью имплантата, который был помещен в спинной мозг крыс. Новизна нашей работы, опубликованной в журнале Science Advances, заключалась в том, чтобы создать имплантат, достаточно маленький для того, чтобы его можно было имплантировать в мозг мыши. Мы также включили крошечные датчики в имплантат, чтобы позволить нам контролировать локальную активность мозга, где было имплантировано устройство.
Нейротрансмиттеры являются химическими посланниками мозга. (Андрей Водолажский / Shutterstock.com) Используя встроенные датчики, мы могли наблюдать приступ судорогоподобной активности у мышей. После того, как был обнаружен приступ, мы сказали имплантату посылать ингибирующие нейротрансмиттеры в ткань мозга в центре припадков. Нейротрансмиттеры говорят клеткам в этой ткани прекратить распространение сообщения об изъятии в другие клетки. Это остановило судороги.
Обнаружив, что мы можем остановить приступы, мы хотели посмотреть, сможем ли мы вообще предотвратить приступы, а не остановить их после того, как они начались. Чтобы проверить это, мы начали поставлять нейротрансмиттеры до того, как в мозг с помощью отдельного имплантата была введена доза химических веществ, вызывающих приступы. Эти эксперименты показали, что наш имплантат может предотвратить возникновение судорог.
Платформа
Мы очень взволнованы, потому что это первый случай, когда кто-то увидел, что устройство для доставки электрофоретических лекарств может остановить или предотвратить приступоподобную активность. Кроме того, мы рассматриваем это как платформенную технологию, которая может быть адаптирована для лечения множества различных неврологических расстройств, включая эпилепсию, болезнь Паркинсона и опухоли головного мозга.
Важно отметить, что до сих пор это устройство было проверено только на мышах и крысах. Судя по времени, необходимому для перехода других технологий от этой стадии к широкому клиническому применению, вероятно, пройдет не менее десяти лет, прежде чем эта технология станет широко доступной для людей. В течение этого времени будет много работы, чтобы доказать долгосрочную жизнеспособность этих имплантатов для лечения эпилепсии, а также других неврологических расстройств.
Эта статья была первоначально опубликована на разговор.
Кристофер Проктор, научный сотрудник по изготовлению и валидации имплантируемых ионных насосов, Кембриджский университет
