Η ιδέα ότι θα μπορούσαμε να ρυθμίσουμε επιλεγμένες περιοχές του εγκεφάλου χωρίς χειρουργείο μοιάζει εδώ και χρόνια με πολύ μακρινό σενάριο. Όμως, μια ερευνητική ομάδα βιομηχανικών μηχανικών από το Rice University φαίνεται ότι πλησιάζει πιο πολύ από ποτέ σε αυτή την υπόσχεση. Συνδυάζοντας υπερήχους, γονιδιακή παρέμβαση και ένα φάρμακο που λαμβάνεται από το στόμα, κατάφεραν να ελέγξουν την υπερδιέγερση νευρώνων που συνδέεται με επιληπτικές κρίσεις, χωρίς κανένα άμεσο άγγιγμα στον εγκέφαλο.
Στο επίκεντρο του εγχειρήματος βρίσκεται ο ιππόκαμπος, μια περιοχή που συχνά ανάβει την «σπίθα» των επιληπτικών επεισοδίων. Οι ερευνητές απέδειξαν ότι μια και μόνο στοχευμένη εφαρμογή μπορεί να εγκαταστήσει στους νευρώνες υποδοχείς που λειτουργούν σαν προγραμματιζόμενοι διακόπτες. Μόλις οι υποδοχείς αυτοί ενεργοποιηθούν ή απενεργοποιηθούν από ένα συγκεκριμένο φάρμακο, η συμπεριφορά των υπερδραστήριων κυττάρων αλλάζει ακαριαία. Πρόκειται για έναν νευρωνικό «κόφτη» που επιδρά ακριβώς όπου χρειάζεται και μόνο εκεί.
Η μέθοδος ονομάζεται ATAC (acoustically targeted chemogenetics), και στηρίζεται σε μια απλή αλλά έξυπνη παρατήρηση: πολλές νευρολογικές παθήσεις δεν προέρχονται από διάχυτο πρόβλημα, αλλά από μικρές, απομονωμένες ομάδες κυττάρων. Άρα, γιατί να επιβαρύνουμε ολόκληρο τον εγκέφαλο με θεραπευτικούς παράγοντες όταν μπορούμε να στοχεύσουμε ακριβώς εκείνο το σημείο που έχει το πρόβλημα;
Για να το πετύχουν, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν χαμηλής έντασης υπερήχους για να ανοίξουν προσωρινά τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό σε ένα εξαιρετικά μικρό σημείο για λίγα λεπτά. Πριν από αυτό, είχαν εισάγει στην κυκλοφορία μικροσκοπικές φυσαλίδες αερίου. Όταν οι υπέρηχοι τις χτύπησαν, οι φυσαλίδες άσκησαν ένα είδος μικρο-πίεσης στα τοιχώματα των αγγείων, δημιουργώντας μικρά κανάλια μέσα από τα οποία μπορούν να περάσουν ιοί που χρησιμοποιούνται συνήθως για γονιδιακή θεραπεία.
Με αυτόν τον τρόπο, οι ερευνητές άνοιξαν έναν στενό διάδρομο που επιτρέπει στους ιικούς φορείς να εισέλθουν στον ιππόκαμπο χωρίς να πειράξουν τον υπόλοιπο εγκέφαλο. Ένα παράθυρο λίγων λεπτών, αλλά αρκετό για να μεταφέρουν το γενετικό υλικό που χρειάζεται.
Αφού οι ιοί φτάσουν στον στόχο τους, το επόμενο βήμα είναι να δώσουν εντολή στα νευρικά κύτταρα να κατασκευάσουν έναν νέο ανασταλτικό υποδοχέα. Αυτός ο υποδοχέας λειτουργεί σαν ρυθμιστής έντασης φωτός, αλλά αντί για φως, ελέγχει τη νευρική δραστηριότητα.
Αργότερα, όταν το ζώο λάβει ένα συγκεκριμένο χάπι, το φάρμακο «κουμπώνει» στους υποδοχείς και αυτοί μειώνουν τη δραστηριότητα των υπερενθουσιασμένων νευρώνων. Και το σημαντικότερο: το σύστημα δεν αφήνει κανένα μόνιμο εμφύτευμα ή συσκευή στον εγκέφαλο, κάτι που κάνει τη μέθοδο πολύ πιο φιλική για εφαρμογή μακροπρόθεσμα, ειδικά σε ασθένειες όπως η επιληψία που απαιτούν συνεχή διαχείριση.
Ο Jerzy Szablowski, επικεφαλής της ομάδας, τονίζει ότι το πλεονέκτημα του ATAC δεν είναι μόνο η ακρίβεια, αλλά και το γεγονός ότι βασίζεται σε τεχνολογίες που ήδη έχουν προχωρήσει σε κλινικό επίπεδο. Τόσο οι στοχευμένοι υπέρηχοι όσο και οι ιοί-φορείς βρίσκονται ήδη στο επίκεντρο δεκάδων κλινικών δοκιμών. Αυτό σημαίνει ότι, εφόσον τα αποτελέσματα συνεχίσουν να είναι θετικά, η μετάβαση στην εφαρμογή σε ανθρώπους μπορεί να γίνει πολύ πιο γρήγορα από άλλες, πιο πειραματικές προσεγγίσεις.
Ταυτόχρονα, το εργαστήριο του Rice University έχει αναπτύξει μια δεύτερη μέθοδο με το όνομα REMIS. Αυτή χρησιμοποιεί επίσης υπερήχους, αλλά για να ανιχνεύει πρωτεΐνες που απελευθερώνονται σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου. Με άλλα λόγια, λειτουργεί σαν αναλυτής της χημικής δραστηριότητας μέσα στον εγκέφαλο σε πραγματικό χρόνο, χωρίς να απαιτείται χειρουργική πρόσβαση.
Στο μέλλον, οι δύο τεχνολογίες ίσως συνδυαστούν σε ένα πλήρες σύστημα: το ATAC θα επεμβαίνει επιλεκτικά στα νευρωνικά κυκλώματα και το REMIS θα παρακολουθεί άμεσα τι συμβαίνει μετά. Ένα κλειστό κύκλωμα που θα επιτρέπει την ακρίβεια μιας νευροχειρουργικής επέμβασης αλλά χωρίς το ρίσκο, το κόστος και την εισβολή στο κρανίο.
Παρότι η έρευνα βρίσκεται ακόμη στο στάδιο των πειραμάτων σε ζώα, το εύρος της προόδου είναι δύσκολο να αγνοηθεί. Η δυνατότητα να τροποποιήσουμε στοχευμένα συγκεκριμένους νευρώνες, να τους ενεργοποιήσουμε ή να τους καταστείλουμε με απλό φάρμακο, και όλα αυτά χωρίς χειρουργική τομή, ανοίγει νέους ορίζοντες όχι μόνο για την επιληψία αλλά και για μια σειρά νευρολογικών παθήσεων.
Αν η τεχνική επιβεβαιωθεί και σε ανθρώπους, μπορεί να αποτελέσει το θεμέλιο μιας νέας εποχής στη νευρολογία: όπου ο εγκέφαλος δεν θα είναι πλέον ένα άβατο, αλλά ένα όργανο που μπορούμε να ρυθμίσουμε με την ακρίβεια του software και την ασφάλεια μιας συνηθισμένης θεραπείας.
Η δημοσίευση της μελέτης στο ACS Chemical Neuroscience υπογραμμίζει τη σοβαρότητα της ερευνητικής προόδου και, αν όλα πάνε καλά, ίσως ζούμε την αρχή μιας επαναστατικής προσέγγισης για την αντιμετώπιση εγκεφαλικών παθήσεων χωρίς νυστέρι.
