Für viele Menschen, die an neurologischen Störungen wie Epilepsie leiden, gibt es keine praktikablen Behandlungsmöglichkeiten. In unserer neuesten Forschung haben wir ein implantierbares Gerät entwickelt, das möglicherweise eines Tages Linderung bringt. Wir zeigen, dass das Implantat Probleme im Gehirn wie epileptische Anfälle behandeln kann, indem es Hirnchemikalien - sogenannte Neurotransmitter - direkt an die Zellen im Gehirn abgibt, die das Problem verursachen.
Das Implantat verwendet ein elektrisches Feld, um Neurotransmitter aus einem internen Reservoir aus dem Gerät zu drücken. Dieser als Elektrophorese bekannte Prozess ermöglicht eine präzise Steuerung der Dosis und des Zeitpunkts der Arzneimittelabgabe, was für die Behandlung von intermittierenden Störungen wie Epilepsie wichtig ist.
Diese Art der Arzneimittelabgabe hat auch den Vorteil, dass der lokale Druck, unter dem das Arzneimittel aus dem Gerät austritt, nicht erhöht wird, da sich die Arzneimittelmoleküle nicht in einem Lösungsmittel befinden - sie treten „trocken“ aus dem Gerät aus. Dies ist wichtig, da die Wirkstoffmoleküle (in diesem Fall Neurotransmitter) direkt mit dem das Implantat umgebenden Gewebe interagieren können, ohne diese Zellen oder das umgebende Gewebe zu schädigen.
Forscher haben zuvor gezeigt, dass diese Methode zur Verabreichung von Arzneimitteln zur Schmerzbehandlung mit einem Implantat verwendet werden kann, das in das Rückenmark von Ratten eingesetzt wurde. Die Neuheit unserer Arbeit, die in Science Advances veröffentlicht wurde, bestand darin, ein Implantat zu konstruieren, das klein genug ist, um in das Gehirn von Mäusen implantiert zu werden. Wir haben auch winzige Sensoren in das Implantat integriert, um die lokale Gehirnaktivität zu überwachen, bei der das Gerät implantiert wurde.
Neurotransmitter sind die chemischen Botenstoffe des Gehirns. (Andrii Vodolazhskyi / Shutterstock.com) Mit den On-Board-Sensoren konnten wir bei Mäusen den Beginn anfallsähnlicher Aktivitäten beobachten. Nachdem ein Anfall festgestellt wurde, forderten wir das Implantat auf, inhibitorische Neurotransmitter an das Gehirngewebe im Zentrum der Anfälle zu senden. Die Neurotransmitter weisen die Zellen in diesem Gewebe an, die Weitergabe der Anfallsnachricht an andere Zellen zu stoppen. Dies stoppte die Anfälle.
Nachdem wir festgestellt haben, dass wir Anfälle stoppen können, wollten wir sehen, ob wir Anfälle insgesamt verhindern können, anstatt sie zu stoppen, nachdem sie begonnen haben. Um dies zu testen, haben wir mit der Auslieferung der Neurotransmitter begonnen, bevor eine Dosis anfallsauslösender Chemikalien mit einem separaten Implantat in das Gehirn injiziert wurde. Diese Experimente haben gezeigt, dass unser Implantat das Auftreten von anfallsartigen Aktivitäten verhindern kann.
Plattform-Technologie
Wir sind sehr aufgeregt, weil dies das erste Mal ist, dass jemand gesehen hat, dass ein Gerät zur Abgabe von elektrophoretischen Arzneimitteln anfallsähnliche Aktivitäten stoppen oder verhindern kann. Wir sehen dies auch als Plattformtechnologie, die zur Behandlung vieler verschiedener neurologischer Erkrankungen wie Epilepsie, Parkinson und Hirntumoren angepasst werden könnte.
Es ist wichtig zu beachten, dass dieses Gerät bisher nur an Mäusen und Ratten getestet wurde. Gemessen an der Zeit, die andere Technologien benötigt haben, um von diesem Stadium zu einer weit verbreiteten klinischen Anwendung zu gelangen, wird es wahrscheinlich mindestens ein Jahrzehnt dauern, bis diese Technologie für den Menschen allgemein verfügbar sein wird. In dieser Zeit wird viel Arbeit geleistet, um die langfristige Lebensfähigkeit dieser Implantate zur Behandlung von Epilepsie und anderen neurologischen Erkrankungen nachzuweisen.
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation veröffentlicht.
Christopher Proctor, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Herstellung und Validierung implantierbarer Ionenpumpen, Universität Cambridge
