Choroba Parkinsona to postępująca choroba neurodegeneracyjna, na którą w tej chwili 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 dzięki standardowych lub istniejących wyrobów – zapowiada prof. Moradi.
