Si bien hay varios miles de medicamentos disponibles para tratar una amplia gama de enfermedades cerebrales, desde la depresión hasta la esquizofrenia, no pueden penetrar la barrera hematoencefálica BBB en el cerebro. La BBB, que protege al cerebro de patógenos que pueden serpresente en la sangre, también evita que la mayoría de los medicamentos accedan al tejido funcional del cerebro, el parénquima, un desafío bien conocido para el tratamiento de todas las enfermedades cerebrales, incluidos los trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Parkinson y el Alzheimer.
Un equipo dirigido por Elisa Konofagou, Robert y Margaret Hariri, profesora de Ingeniería Biomédica y Profesora de Radiología Física en Columbia Engineering, ha estado desarrollando una técnica novedosa que podría abrir nuevas formas de facilitar la administración dirigida de fármacos al cerebro y permitirmedicamentos para tratar enfermedades cerebrales de manera más focal. Los investigadores utilizaron ultrasonido focalizado transcraneal y microburbujas inyectadas por vía intravenosa en la BHE para hacer una abertura localizada y transitoria que permite que los medicamentos atraviesen la BHE de manera reversible y no invasiva. Centrándose en la enfermedad de Parkinson, en colaboracióncon el grupo de Serge Przedborski en el departamento de neurología del Centro Médico Irving de la Universidad de Columbia, descubrieron que la entrega de proteínas y la entrega de genes a través de la BHE pueden restaurar en parte las vías dopaminérgicas, las neuronas del cerebro que se ven afectadas en la enfermedad de Parkinson temprana.
"Encontramos mejoras neuronales tanto conductuales como anatómicas en el cerebro", dice Konofagou, quien dirigió el estudio, publicado en línea el 4 de abril por Diario de versiones controladas y en forma impresa el 10 de junio. "Esta es la primera vez que alguien ha podido restaurar una vía dopaminérgica con los medicamentos disponibles en las primeras etapas de la enfermedad de Parkinson. Pudimos frenar la rápida progresión de la neurodegeneración mientras mejoramos laEsperamos que nuestro estudio abra nuevas vías terapéuticas para el tratamiento temprano de enfermedades del sistema nervioso central ".
El equipo se centró en las regiones del cerebro involucradas en la enfermedad de Parkinson y Alzheimer en etapa temprana, como el putamen y el hipocampo. La herramienta que desarrollaron para el estudio es un dispositivo que utiliza un sistema de neuronavegación para dirigir el tratamiento en tiempo real. EE. UU.La FDA acaba de asignar al equipo una Exención de dispositivo en investigación IDE para usar el dispositivo en ensayos clínicos para probar su seguridad en pacientes con Alzheimer.
"Los neurocirujanos usan estos sistemas todo el tiempo para guiarlos en la neurocirugía", dice Antonios Pouliopoulos, científico investigador asociado en el laboratorio de Konofagou que trabajó en el desarrollo del sistema de neuronavegación clínica. "Nuestro grupo acaba de reemplazar el instrumento quirúrgico con un transductor de ultrasonido.para realizar nuestro procedimiento no invasivo ".
El Laboratorio de Imagen y Elasticidad por Ultrasonido de Konofagou es el único laboratorio académico en los EE. UU. Que ha recibido la aprobación de la FDA para la apertura de la barrera hematoencefálica asistida por ultrasonido. Otros grupos que realizan investigaciones similares utilizan nanopartículas para facilitar la administración de fármacos o requieren resonancia magnética para guiarprocedimiento. El enfoque de Konofagou es independiente de la resonancia magnética y no requiere nanopartículas.
Su dispositivo es un transductor de un solo elemento que es mucho más pequeño, más rápido y menos costoso que los actuales sistemas de transductores de 1024 elementos con forma de casco que utilizan guía de resonancia magnética. Debido a que el sistema de Konofagou es portátil, los médicos podrán tratar a los pacientes en cualquier lugaren un hospital y, en el futuro, incluso en el hogar del paciente. El tratamiento se puede completar en menos de 30 minutos, en comparación con las tres o cuatro horas de la terapia guiada por resonancia magnética, y se puede monitorear en tiempo real, una característica única del nuevodispositivo. El costo es 10 veces menor que el casco guiado por resonancia magnética. La primera prueba con el dispositivo será con pacientes de Alzheimer, después de lo cual Konofagou planea trabajar con pacientes de Parkinson.
Konafagou ganó recientemente una subvención del NIH por cuatro años de $ 2.5M para utilizar un dispositivo similar para la estimulación cerebral profunda con el objetivo de revelar el mecanismo por el cual el ultrasonido excita las neuronas y monitorear el mecanismo revelado en sujetos humanos. Además, será honrada conel Premio al Logro Técnico de la Sociedad de Ingeniería en Medicina y Biología 2019 en Berlín este julio por sus "contribuciones destacadas y pioneras en el campo de la ecografía y la terapia, y su aplicación y traducción clínica al diagnóstico de enfermedades cardiovasculares, diagnóstico y tratamiento de tumores.como suministro y estimulación de fármacos cerebrales ".
"Todos tenemos seres queridos con trastornos neurodegenerativos", agrega Konofagou. "Mi abuela sufre demencia desde hace más de cinco años, así que sé de primera mano lo esencial que sería tener un dispositivo simple que se pueda mover con ruedasen el hogar del paciente y ofrecer una mejor calidad de vida, especialmente para nuestra población que envejece rápidamente. Y hay tantas enfermedades mortales como los tumores cerebrales que afectan a personas de todas las edades, sin cura todavía a la vista. Es por eso que queremos traer nuestroinvestigación tan rápidamente a la clínica ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia . Original escrito por Holly Evarts. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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