Οι επιστήμονες ανέπτυξαν ένα βιοδιασπώμενο εμφύτευμα που βοηθά τα φάρμακα χημειοθεραπείας να διεισδύσουν στον αιματοεγκεφαλικό φραγμό και να δώσουν άμεσο χτύπημα στους όγκους του εγκεφάλου.
Είναι η πιο πρόσφατη πρόοδος σε έναν ταχέως αναπτυσσόμενο τομέα που χρησιμοποιεί υπερήχους - ηχητικά κύματα υψηλής συχνότητας που δεν ανιχνεύονται από τον άνθρωπο - για την καταπολέμηση του καρκίνου και άλλων ασθενειών.
Το πρόβλημα που αντιμετωπίζουν οι ερευνητές είναι ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός, μια σχεδόν αδιαπέραστη επένδυση αιμοφόρων αγγείων που εμποδίζει τα επιβλαβή μόρια να περάσουν στον εγκέφαλο από το αίμα. Αλλά αυτή η επένδυση μπορεί επίσης να εμποδίσει τα χημειοφάρμακα να φτάσουν στα καρκινικά κύτταρα.
Έτσι οι επιστήμονες εμφύτευσαν συσκευές τετραγώνου ενός εκατοστού στα κρανία ποντικών, ακριβώς πίσω από τη θέση του όγκου. Τα εμφυτεύματα δημιουργούν υπερηχητικά κύματα, χαλαρώνοντας το φράγμα και επιτρέποντας στα φάρμακα να φτάσουν στον όγκο. Τα ηχητικά κύματα αφήνουν τον υγιή ιστό άθικτο.
«Εγχύνετε το φάρμακο στο σώμα και ενεργοποιείτε τον υπέρηχο ταυτόχρονα. Θα χτυπάτε ακριβώς την περιοχή του όγκου κάθε φορά που το χρησιμοποιείτε», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Thanh Nguyen, MD, επίκουρος καθηγητής μηχανολογίας στο Πανεπιστήμιο του Κονέκτικατ.
Το φάρμακο που χρησιμοποιήθηκε στη μελέτη συνήθως δυσκολεύεται να περάσει τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό. Οι όγκοι συρρικνώθηκαν και τα ποντίκια διπλασίασαν τη ζωή τους, σε σύγκριση με τα ποντίκια που δεν είχαν λάβει θεραπεία. Τα ποντίκια δεν παρουσίασαν κακές επιπτώσεις στην υγεία 6 μήνες αργότερα.
Σπάζοντας το φράγμα αίματος - εγκεφάλου
Το βιοδιασπώμενο εμφύτευμα είναι κατασκευασμένο από γλυκίνη, ένα αμινοξύ που είναι επίσης ισχυρά πιεζοηλεκτρικό, που σημαίνει ότι δονείται όταν υποβάλλεται σε ηλεκτρικό ρεύμα. Για να το φτιάξουν, οι ερευνητές καλλιέργησαν κρυστάλλους γλυκίνης, τους έσπασαν σε κομμάτια και τελικά χρησιμοποίησαν μια διαδικασία που ονομάζεται ηλεκτροϊνοποίηση, η οποία εφαρμόζει υψηλή ηλεκτρική τάση στους νανοκρυστάλλους.
Η τάση ρέει στο εμφύτευμα μέσω μιας εξωτερικής συσκευής. Ο υπέρηχος που προκύπτει προκαλεί δόνηση των κολλημένων κυττάρων του αιματοεγκεφαλικού φραγμού, τεντώνοντάς τα και δημιουργώντας χώρο για το σχηματισμό πόρων.
«Αυτό επιτρέπει την εισαγωγή πολύ μικροσκοπικών σωματιδίων, συμπεριλαμβανομένων των χημειοφαρμακευτικών φαρμάκων», είπε ο Nguyen.
Το προηγούμενο βιοδιασπώμενο εμφύτευμά του διασπάστηκε από τη δύναμη, αλλά το νέο εμφύτευμα γλυκίνης είναι πιο ευέλικτο, σταθερό και πολύ πιεζοηλεκτρικό. Θα μπορούσε να εμφυτευτεί αφού ένας ασθενής υποβληθεί σε χειρουργική επέμβαση για την αφαίρεση ενός όγκου στον εγκέφαλο, για να συνεχίσει τη θεραπεία των υπολειμματικών καρκινικών κυττάρων. Το εμφύτευμα διαλύεται ακίνδυνα στο σώμα με την πάροδο του χρόνου και οι γιατροί μπορούν να ελέγξουν τη διάρκεια ζωής του.
Ένα νέο κύμα χρήσεων για τους υπερήχους
Η μελέτη του Nguyen βασίζεται σε παρόμοιες προσπάθειες, συμπεριλαμβανομένης μιας πρόσφατης κλινικής δοκιμής ενός μη βιοαποδομήσιμου εμφυτεύματος για τη θεραπεία όγκων του εγκεφάλου. Ο υπέρηχος μπορεί να εστιάσει την ενέργεια σε ακριβείς στόχους στο σώμα.
Είναι σαν να «χρησιμοποιείτε έναν μεγεθυντικό φακό για να εστιάσετε πολλές δέσμες φωτός σε ένα σημείο και να κάψετε ένα σημείο σε ένα φύλλο», δήλωσε ο Neal Kassell, MD, ιδρυτής και πρόεδρος του Focused Ultrasound Foundation. Αυτή η προσέγγιση προστατεύει τον παρακείμενο φυσιολογικό ιστό, είπε.
Οι γιατροί καταλαβαίνουν τώρα περισσότερους από 30 τρόπους με τους οποίους ο υπέρηχος αλληλεπιδρά με τον ιστό - από την καταστροφή μη φυσιολογικού ιστού και την αποτελεσματικότερη χορήγηση φαρμάκων έως την τόνωση της ανοσολογικής απόκρισης. Πριν από μια δεκαετία, μόνο πέντε τέτοιες αλληλεπιδράσεις ήταν γνωστές.
Αυτό ανοίγει την πόρτα για τη θεραπεία σε «ένα ευρύ φάσμα ιατρικών διαταραχών», από νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως το Αλτσχάιμερ και το Πάρκινσον έως τους δύσκολους στη θεραπεία καρκίνους του προστάτη και του παγκρέατος, ακόμη και τον εθισμό, είπε ο Kassell.
Ο Kassell οραματίζεται τη χρήση εστιασμένου υπερήχου για τη θεραπεία όγκων του εγκεφάλου ως εναλλακτική (ή συμπλήρωμα) στη χειρουργική επέμβαση, τη χημειοθεραπεία, την ανοσοθεραπεία ή την ακτινοθεραπεία. Εν τω μεταξύ, τα εμφυτεύματα βοήθησαν να φανεί «η αποτελεσματικότητα του ανοίγματος του αιματοεγκεφαλικού φραγμού», είπε.
Η ομάδα του Nguyen σχεδιάζει στη συνέχεια να δοκιμάσει την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα του εμφυτεύματός τους σε χοίρους. Τελικά, ο Nguyen ελπίζει να αναπτύξει ένα έμπλαστρο με μια σειρά από εμφυτεύματα που θα στοχεύουν διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου.
