SPIRAL: Ο εύκαμπτος «σωλήνας» που φέρνει επανάσταση στη χορήγηση φαρμάκων στον εγκέφαλο

Η θεραπεία του ανθρώπινου εγκεφάλου παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα στοιχήματα της σύγχρονης ιατρικής. Με δισεκατομμύρια νευρώνες κατανεμημένους σε εξαιρετικά εξειδικευμένες περιοχές, το να παρέμβει κανείς με ακρίβεια μόνο εκεί όπου υπάρχει πρόβλημα είναι μια τεράστια πρόκληση.

Πολλές νευρολογικές ασθένειες, όπως η επιληψία ή η νόσος του Parkinson, προέρχονται από πολύ περιορισμένα σημεία του εγκεφάλου, όμως τα περισσότερα από τα υπάρχοντα εμφυτεύματα αδυνατούν να φτάσουν εκεί με στοχευμένο τρόπο. Συνήθως απελευθερώνουν φάρμακα από ένα ή δύο σημεία, με αποτέλεσμα η κατανομή να είναι άνιση και οι παρενέργειες να αυξάνονται.

Αυτούς τους περιορισμούς φιλοδοξεί να ξεπεράσει η ερευνητική ομάδα του Abu Dhabi University of New York (NYUAD), η οποία ανέπτυξε το SPIRAL — συντομογραφία του Strategic Precision Infusion for Regional Administration of Liquid. Πρόκειται για ένα εύκαμπτο εμφύτευμα σε μορφή λεπτού, μαλακού σωλήνα, σχεδιασμένο να προσαρμόζεται στον ευαίσθητο ιστό του εγκεφάλου και να απελευθερώνει φάρμακα μέσα από μικροσκοπικά ανοίγματα κατανεμημένα σε όλο του το μήκος.

Η ιδέα, όπως εξηγεί ο καθηγητής βιοϊατρικής μηχανικής Khalil Ramadi, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας τόσο στο NYUAD όσο και στο NYU Tandon, είναι να «επεκτείνουμε τη χορήγηση των φαρμάκων σε περισσότερες περιοχές του εγκεφάλου χωρίς να αυξάνουμε τον κίνδυνο για τον ασθενή». Η φράση συνοψίζει τον στόχο του SPIRAL: να προσφέρει ακρίβεια και ασφάλεια εκεί όπου σήμερα επικρατεί αβεβαιότητα και ρίσκο.

Το κλειδί της καινοτομίας βρίσκεται στην ίδια τη δομή του σωλήνα. Τα ανοίγματα του SPIRAL είναι κατασκευασμένα με εξαιρετική ακρίβεια ώστε να διασφαλίζουν ομοιόμορφη ροή του φαρμάκου σε κάθε σημείο, ανεξάρτητα από το πόσο μακριά βρίσκεται από το σημείο εισόδου. Αυτό σημαίνει ότι η κατανομή του φαρμάκου στον εγκέφαλο είναι σταθερή και ελεγχόμενη, αποφεύγοντας συγκεντρώσεις που θα μπορούσαν να προκαλέσουν βλάβες ή ανεπιθύμητες ενέργειες.

Τα αποτελέσματα των πρώτων εργαστηριακών δοκιμών και των προσομοιώσεων σε υπολογιστή δείχνουν ότι το SPIRAL είναι ιδιαίτερα ασφαλές: δεν προκαλεί αυξημένη φλεγμονή σε σχέση με τα συμβατικά εμφυτεύματα, στοιχείο καθοριστικής σημασίας για μια συσκευή που προορίζεται να παραμείνει μόνιμα μέσα στον εγκέφαλο.

Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα στοιχεία του SPIRAL είναι η σπειροειδής του μορφή, από την οποία άλλωστε πήρε και το όνομά του. Ο Mahmoud Elbeh, υποψήφιος διδάκτορας και μέλος της ομάδας, εξηγεί ότι αυτή η δομή «επιτρέπει την κάλυψη μεγαλύτερης επιφάνειας εγκεφαλικού ιστού με μία μόνο εισαγωγή, μειώνοντας σημαντικά τους κινδύνους της επέμβασης». Με απλά λόγια, ο σπειροειδής σωλήνας λειτουργεί σαν ένας εύκαμπτος «διάδρομος» που διασχίζει τον εγκέφαλο και απελευθερώνει φάρμακο σταδιακά, χωρίς να απαιτούνται πολλαπλές τομές ή εμφυτεύσεις.

Η ευκαμψία του υλικού επιτρέπει στο SPIRAL να προσαρμόζεται στα φυσικά περιγράμματα του εγκεφάλου, αποφεύγοντας την πίεση ή τη φθορά των ιστών. Αυτή η ιδιότητα το καθιστά όχι μόνο πιο ασφαλές, αλλά και πιο «έξυπνο» εργαλείο για το μέλλον της νευροτεχνολογίας.

Αν και η κύρια λειτουργία του SPIRAL είναι η στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων, η ομάδα του Ramadi πιστεύει ότι η τεχνολογία του μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε άλλες εφαρμογές. Ο εύκαμπτος σωλήνας θα μπορούσε να προσαρμοστεί ώστε να προσφέρει ηλεκτρική διέγερση σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου, βοηθώντας στη ρύθμιση νευρωνικών δραστηριοτήτων — κάτι που ήδη εφαρμόζεται σε θεραπείες για Parkinson ή χρόνια κατάθλιψη.

Επιπλέον, χάρη στις μικρές διαστάσεις και τη σταθερότητά του, το SPIRAL θα μπορούσε να ενσωματώσει αισθητήρες που παρακολουθούν τη νευρική δραστηριότητα σε πραγματικό χρόνο. Αυτό σημαίνει ότι η ίδια συσκευή θα μπορεί να χορηγεί φάρμακα και ταυτόχρονα να «διαβάζει» τις αντιδράσεις του εγκεφάλου, συνδυάζοντας θεραπεία και διάγνωση σε ένα ενιαίο σύστημα.

Αν οι μελλοντικές κλινικές δοκιμές επιβεβαιώσουν τα εντυπωσιακά εργαστηριακά αποτελέσματα, το SPIRAL θα μπορούσε να αλλάξει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζονται οι νευρολογικές παθήσεις. Η δυνατότητα στοχευμένης και εξατομικευμένης θεραπείας, με λιγότερες παρενέργειες και μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα, ανοίγει νέες προοπτικές σε παθήσεις που μέχρι σήμερα θεωρούνται δύσκολα διαχειρίσιμες.

[source]