انقلاب در درمان آلزایمر و تومورهای مغزی

پایان چالش سد خونی-مغزی

ایمپلنت‌های میکروسکوپی سیرکولاترونیک، نورون‌ها را به‌طور بی‌سیم تحریک می‌کنند.

تصور کنید که درمان بیماری‌های وخیم مغزی یا تومورها، دیگر نیازی به جراحی‌های پیچیده، پرهزینه و پرخطر مغز نداشته باشد؛ بلکه تنها با یک تزریق ساده در بازو امکان‌پذیر شود. محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) با دستیابی به یک پیشرفت بزرگ، این سناریو را یک قدم به واقعیت نزدیک کرده‌اند. آن‌ها موفق به توسعه‌ی دستگاه‌های زیست‌الکترونیک میکروسکوپی و بی‌سیم شده‌اند که می‌توانند از طریق سیستم گردش خون بدن حرکت کرده و به طور “خودکار” در ناحیه هدف در مغز جایگذاری شوند .این تکنولوژی جدید، که آن‌ها آن را “سیرکولاترونیک” (Circulatronics) نامیده‌اند، پتانسیل متحول کردن شیوه‌ی درمان اختلالات عصبی را دارد، زیرا نیاز به اقدامات تهاجمی جراحی را کاملاً از بین می‌برد.

این ایمپلنت‌های فوق‌العاده کوچک نه تنها مسیر درمانی جدیدی را باز می‌کنند، بلکه می‌توانند با ارائه‌ی تحریک الکتریکی عصبی (Neuromodulation) متمرکز در ناحیه دقیق مغز، به درمان بیماری‌هایی مانند آلزایمر، مولتیپل اسکلروزیس (MS) و تومورهای مغزی کمک شایانی کنند. در حقیقت، با حذف هزینه‌های صدها هزار دلاری و خطرات ذاتی جراحی‌های مغز، این فناوری می‌تواند درمان‌های ایمپلنت مغزی را برای همه قابل دسترس سازد

سایبرکست قسمت 70: انقلاب در درمان آلزایمر و تومورهای مغزی

ایمپلنت‌های فوق‌العاده کوچک (یک میلیاردیم طول دانه برنج) با یک تزریق ساده وارد بدن می‌شوند

تحریک الکتریکی عصبی (نورومدولاسیون) با دقت میکرونی و به صورت بی‌سیم توسط یک فرستنده خارجی انجام می‌شود

نسل جدید ایمپلنت‌های هیبریدی: همگرایی الکترونیک و زیست‌شناسی

دستگاه‌های سیرکولاترونیک که توسط تیم دبلینا سرکار (Deblina Sarkar)، دانشیار مرکز مهندسی عصب‌بیولوژیکی و آزمایشگاه بیوترک نانو-سایبرنتیک MIT، توسعه یافته‌اند، ترکیبی بی‌نظیر از تکنولوژی و زیست‌شناسی هستند. این دستگاه‌های الکترونیکی، که هر کدام تقریباً یک میلیاردیم طول دانه‌ی برنج هستند ، از لایه‌های پلیمر نیمه‌رسانای آلی تشکیل شده و بین لایه‌های فلزی قرار گرفته‌اند. اما نکته کلیدی در عملیات آن‌ها، ترکیب این اجزای الکترونیک با سلول‌های زنده بیولوژیکی است.

محققان برای ساخت این ایمپلنت‌های هیبریدی (Hybrid)، دستگاه‌های الکترونیکی را با یک نوع سلول ایمنی به نام مونوسیت‌ها پیوند شیمیایی دادند. در مطالعه‌ای که بر روی موش‌ها انجام شد، این ایمپلنت‌های میکروسکوپی پس از تزریق، بدون نیاز به هدایت انسانی، توانستند ناحیه التهاب مغز را شناسایی کرده و به آنجا سفر کنند. این هم‌گراییِ سلول-الکترونیک، تطبیق‌پذیری الکترونیک را با توانایی‌های انتقال بیولوژیکی و حسگری بیوشیمیایی سلول‌های زنده در هم می‌آمیزد.

عبور هوشمند از سد خونی-مغزی بدون آسیب

یکی از بزرگترین موانع در درمان‌های مغزی، سد خونی-مغزی (Blood-Brain Barrier) است که از مغز در برابر مواد مضر محافظت می‌کند. یکی از مهم‌ترین دستاوردهای سیرکولاترونیک این است که می‌تواند از این سد حیاتی عبور کند، در حالی که سد را دست‌نخورده باقی می‌گذارد. این کار به لطف سلول‌های زنده صورت می‌گیرد. همان‌طور که دبلینا سرکار توضیح می‌دهد، سلول‌های زنده در واقع قطعات الکترونیک را استتار می‌کنند؛ این استتار باعث می‌شود که سیستم ایمنی بدن به آن‌ها حمله نکند و به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد تا به طور یکپارچه در جریان خون حرکت کنند. همچنین این ترکیب به دستگاه‌ها امکان می‌دهد تا از طریق سد خونی-مغزی فشرده عبور کنند، بدون اینکه نیاز به باز کردن تهاجمی آن باشد. این امر به طور مؤثری حفاظت حیاتی مغز را حفظ می‌کند .

تحریک عصبی دقیق و بی‌سیم در عمق مغز

پس از آنکه دستگاه‌های سیرکولاترونیک به صورت خودکار در ناحیه هدف مغز جایگذاری شدند، یک پزشک یا محقق می‌تواند از یک فرستنده خارجی برای تأمین انرژی آن‌ها استفاده کند .این فرستنده، امواج الکترومغناطیسی را در قالب نور نزدیک به مادون قرمز به دستگاه‌ها می‌فرستد تا آن‌ها را تغذیه کرده و امکان تحریک الکتریکی نورون‌ها را فراهم سازد. این تحریک الکتریکی متمرکز، که به نام نورومدولاسیون شناخته می‌شود ، در مطالعه انجام شده بر روی موش‌ها، برای هدف قرار دادن التهاب مغز استفاده شد و توانست دقت بسیار بالایی را، در حد چند میکرون اطراف ناحیه هدف، در اعماق مغز به نمایش بگذارد.

اندازه کوچک این دستگاه‌ها مزیت دیگری نیز به همراه دارد؛ آن‌ها در مقایسه با الکترودهای رایج، دقت بسیار بالاتری ارائه می‌دهند و می‌توانند میلیون‌ها محل تحریک میکروسکوپی ایجاد کنند که شکل دقیق ناحیه هدف را به خود می‌گیرد. همچنین، آزمایش‌های زیست‌سازگاری نشان دادند که این دستگاه‌ها بدون ایجاد اثرات مضر می‌توانند در کنار نورون‌ها به زندگی و عملکرد خود ادامه دهند و بر فرآیندهای مغزی مانند شناخت یا حرکت تأثیر نمی‌گذارند.

کاربردها و چشم‌انداز آینده: فراتر از درمان‌های کنونی

فناوری سیرکولاترونیک به عنوان یک پلتفرم درمانی بالقوه، می‌تواند برای طیف وسیعی از بیماری‌ها و اختلالات روانی مورد استفاده قرار گیرد. در حال حاضر، آزمایشگاه سرکار به طور جدی در حال توسعه این تکنولوژی برای درمان بیماری‌هایی مانند سرطان مغز، آلزایمر و دردهای مزمن است.

اندازه ریز و قابلیت خودایمپلمنتی این دستگاه‌ها، آن‌ها را برای درمان سرطان‌هایی مانند گلیوبلاستوما که تومورهایی در مکان‌های متعدد ایجاد می‌کنند و برخی از آن‌ها ممکن است برای تکنیک‌های تصویربرداری بسیار کوچک باشند، مناسب می‌سازد . علاوه بر این، این فناوری می‌تواند روش‌های جدیدی برای درمان سرطان‌های بسیار مرگبار مانند گلیوم پونز ذاتی منتشر (DIPG) ارائه دهد که یک نوع تهاجمی تومور در ساقه مغز است و معمولاً با جراحی قابل برداشتن نیست . محققان در نظر دارند که در آینده نزدیک، از طریق استارتاپ Cahira Technologies، این فناوری را ظرف سه سال وارد آزمایشات بالینی کنند. چشم‌انداز نهایی این است که این دستگاه‌های الکترونیکی کوچک، به طور یکپارچه با نورون‌ها ترکیب شده و هم‌زیستی منحصر به فرد مغز و کامپیوتر را ایجاد کنند، تا انسان‌ها بتوانند از محدودیت‌های بیماری‌ها فراتر روند

• جمع‌بندی : 

این تکنولوژی جدید، که آن‌ها آن را “سیرکولاترونیک” (Circulatronics) نامیده‌اند، پتانسیل متحول کردن شیوه‌ی درمان اختلالات عصبی را دارد، زیرا نیاز به اقدامات تهاجمی جراحی را کاملاً از بین می‌برد. این ایمپلنت‌های فوق‌العاده کوچک نه تنها مسیر درمانی جدیدی را باز می‌کنند، بلکه می‌توانند با ارائه‌ی تحریک الکتریکی عصبی (Neuromodulation) متمرکز در ناحیه دقیق مغز، به درمان بیماری‌هایی مانند آلزایمر، مولتیپل اسکلروزیس (MS) و تومورهای مغزی کمک شایانی کنند.

———————————————————————————

• نکات کلیدی:

• فناوری: سیرکولاترونیک (Circulatronics) توسط تیم دبلینا سرکار در MIT.

• مکانیزم تحویل: تزریق ایمپلنت‌های میکروسکوپی هیبریدی (الکترونیک + مونوسیت‌ها).
• دستاورد اصلی: عبور غیرتهاجمی از سد خونی-مغزی با استفاده از استتار سلول‌های زنده.
• نحوه عملکرد: پس از جایگذاری خودکار، دستگاه‌ها به صورت بی‌سیم و توسط نور مادون قرمز تغذیه شده و نورومدولاسیون متمرکز انجام می‌دهند.
• مزیت: حذف جراحی‌های پرخطر و هزینه‌بر، دقت میکرونی، قابلیت درمان تومورهایی چون گلیوبلاستوما و DIPG.

• آینده: ورود به آزمایشات بالینی ظرف سه سال از طریق استارتاپ Cahira Technologies.

• نکات تکمیلی:

• اندازه این ایمپلنت‌ها تقریباً یک میلیاردیم طول دانه برنج است.

• این تکنولوژی توانست دقت بسیار بالایی را در اعماق مغز به نمایش بگذارد.

• ایمپلنت‌ها به دلیل زیست‌سازگاری بالا، در کنار نورون‌ها به عملکرد خود ادامه می‌دهند.

• نتیجه گیری

فناوری سیرکولاترونیک MIT، یک جهش کوانتومی در درمان‌های عصبی است که پارادایم پزشکی را از «جراحی تهاجمی» به «پزشکی مبتنی بر تزریق» تغییر می‌دهد. موفقیت در استفاده از سلول‌های ایمنی (مونوسیت‌ها) به عنوان “سوارکار بیولوژیکی” برای عبور از سد خونی-مغزی، چالش دیرینه دارورسانی به مغز را حل کرده است. این تکنولوژی می‌تواند درمان‌های بسیار دقیق و مقرون به صرفه‌ای را برای بیماری‌های مرگبار مانند سرطان‌های مغزی که قابل جراحی نیستند، فراهم کند. چشم‌انداز تبدیل شدن این پلتفرم به واقعیت در سه سال آینده، نویدبخش یک آینده پزشکی بدون نیاز به باز کردن جمجمه است.

• پرسش‌های تحقیقاتی بیشتر:

 

• چگونه می‌توان تضمین کرد که مونوسیت‌های حامل ایمپلنت، پس از رسیدن به ناحیه هدف، برای مدت کافی در آنجا باقی می‌مانند تا درمان تکمیل شود؟

• چه چالش‌های مهندسی یا بیولوژیکی در مقیاس‌بندی تولید این دستگاه‌های میکروسکوپی و پیوند آن‌ها با سلول‌ها وجود دارد؟
• آیا تأمین انرژی بی‌سیم از طریق نور مادون قرمز در عمق مغز و بافت‌های مختلف انسان، به اندازه کافی مؤثر و ایمن خواهد بود؟

• زمان ماندگاری این دستگاه‌ها در بدن چقدر است و آیا برای تحریک‌های طولانی‌مدت (مانند آلزایمر) ایمنی آن‌ها تضمین شده است؟

• سخن پایانی نویسنده :

این یک رؤیای علمی-تخیلی است که به حقیقت پیوسته. تیمی در MIT توانسته‌اند یک “سرباز میکروسکوپی” بسازند که هم کار تحویل دارو (Monocyte) را انجام می‌دهد و هم کار درمان (الکترونیک). مهم‌ترین نکته، حل چالش سد خونی-مغزی با هوشمندی بیولوژیکی است، نه با تهاجم. این یک رویکرد بسیار ظریف، مؤثر و ایمن است. اگر Cahira Technologies بتواند این فناوری را به مرحله بالینی برساند، ما شاهد پایان جراحی‌های مغزی پرهزینه و پرخطر برای بسیاری از بیماری‌ها خواهیم بود؛ درمانی با یک تزریق ساده و یک رویا!

منبع : به گزارش  news 

 

در مجله سایبرلایف بخوانید