استخدام الموجات فوق الصوتية المركزة لعلاج مرض الزهايمر ومرض باركنسون
يقوم مختبر التصوير بالموجات فوق الصوتية والمرونة، بقيادة إليسا كونوفاغو، أستاذ روبرت ومارغريت حريري في الهندسة الطبية الحيوية، بتطوير تقنيات جديدة تعتمد على الموجات فوق الصوتية لكل من تطبيقات التصوير والعلاج.
وقد صممت المجموعة خوارزميات يمكنها اكتشاف التشوهات الدقيقة في الأنسجة نتيجة للوظيفة الفسيولوجية، كما هو الحال في القلب والأوعية الدموية، والإزاحات الناجمة عن الموجات فوق الصوتية نفسها، كما هو الحال في الأورام والأعصاب. كما أنهم يستخدمون الموجات فوق الصوتية المركزة لاستهداف توصيل الدواء إلى الدماغ عن طريق فتح حاجز الدم في الدماغ (BBB) بشكل غير جراحي وتعديل النشاط العصبي في الجهاز العصبي المركزي والمحيطي.
إن BBB عبارة عن طبقة واقية طبيعية في دماغنا. يحد الحاجز أيضًا من قدرة الأدوية الجهازية على الوصول إلى أهدافها في الدماغ، مما يشكل تحديًا أمام تقديم علاجات فعالة لبعض أمراض الدماغ . ويعمل الفريق بشكل وثيق مع الأطباء في مركز إيرفينغ الطبي بجامعة كولومبيا في مستشفى نيويورك المشيخي لترجمة هذه التقنيات إلى العيادة.
عمل ذهني
إن استخدام العلاج الجيني لعلاج العديد من الأمراض العصبية، مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون، كان منذ فترة طويلة هدفا سعى إليه الباحثون منذ فترة طويلة، ولكن ثبت أنه من الصعب للغاية تجاوز BBB.
على مدى السنوات الأربع الماضية، عمل كونوفاغو مع كام ليونج، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية لصامويل ي. شنغ، لتوصيل ناقلات تحرير الجينات، وهي ناقلة مصممة وراثيًا لتوصيل المواد الجينية، إلى الدماغ باستخدام الموجات فوق الصوتية المركزة مع الفقاعات الدقيقة لفتح حاجز الدم في الدماغ .
كما تستخدم مجموعة كونوفاغو نفس التكنولوجيا لعلاج مرض الزهايمر، وهو مرض التنكس العصبي السائد الذي من المتوقع أن يزيد معدل الإصابة به بشكل حاد خلال السنوات العشر القادمة مع التقدم في الكشف المبكر وزيادة في عدد السكان المسنين ومتوسط العمر بشكل عام.
اختراق
وقد نشر الفريق مؤخرًا ورقتين بحثيتين تسلطان الضوء على التطورات الرئيسية في التكنولوجيا الخاصة بهم.
نُشر في 22 أغسطس في PNAS ، ” تحرير جينوم الدماغ المركز باستخدام الموجات فوق الصوتية ” يوضح أن استخدام الموجات فوق الصوتية المركزة والفقاعات الدقيقة التي يتم إدارتها بشكل نظامي لفتح BBB لا يتيح تحرير الجينوم فحسب، بل يزيد أيضًا من نسخ الجينات بمقدار 20 مرة.
تتيح هذه التقنية توصيل نواقل تحرير الجينات التي يمكنها تحرير جينوم الخلايا العصبية وربما تصحيح الجينات التي ترمز لأمراض الدماغ مثل مرض الزهايمر من خلال التعبير عن جينات مثل ApoE4 وApoE2 وأيضًا لأمراض الدماغ النادرة أحادية المنشأ.
تم نشره في 4 يوليو في Theranostics ، ” الموجات فوق الصوتية المركزة تخفف من الأمراض وتحسن الذاكرة المكانية لدى الفئران والمرضى المصابين بمرض الزهايمر ” توضح أن فتحة BBB وحدها توقظ الجهاز المناعي في الدماغ لدى الفئران. يؤدي هذا المحفز بعد ذلك إلى خفض أحمال بيتا أميلويد وتاو – وهما البروتينان المميزان لمرض الزهايمر – مع تحسين الذاكرة العاملة أيضًا.
تمكن الباحثون من تطبيق تقنية الموجات فوق الصوتية المركزة هذه على مرضى الزهايمر في تجربة سريرية، ووجدوا أن هناك أيضًا انخفاضًا متواضعًا في أميلويد بيتا في منطقة فتحة BBB مقارنة بمنطقة الدماغ المقابلة غير المعالجة.
علاج واعد لمرض الزهايمر
تُظهر هاتان الورقتان معًا أن الموجات فوق الصوتية المركزة يمكن أن تسهل علاج مرض الزهايمر إما عن طريق تعزيز عملية التحرير الجيني والتعبير أو عن طريق التعديل المناعي المركز بالموجات فوق الصوتية. يمكن لهذه التقنية الجديدة أن تحفز كلا الطريقتين – تحرير الجينات والتعديل المناعي – في نفس الوقت، ويشير كونوفاجو إلى أن “التأثير التآزري الناتج يمكن أن يكون محوريًا في علاج مرض الزهايمر، خاصة في مراحله المبكرة. نحن متحمسون جدًا لهذا الأمر. “
تقوم مجموعة كونوفاغو الآن باختبار تقنية الموجات فوق الصوتية المركزة على مرضى الزهايمر لتقليل أحمال تاو وبيتا أميلويد وكذلك لتخفيف العجز في الذاكرة. وهم يعملون أيضًا مع مجموعة ليونج لترجمة تقنية تحرير الجينات الخاصة بهم إلى العيادة.
