Le nuove pompe impiantate di piccole dimensioni possono iniettare droghe direttamente nel cervello

Gli scienziati del Massachusetts Institute of Technology hanno sviluppato un modo radicalmente nuovo per trattare i disordini neurodegenerativi come il morbo di Parkinson, e suona abbastanza scioccante dalla fantascienza. La loro procedura prevede l'impianto di una sonda sottile collegata a una minuscola pompa nel cervello di un paziente che fornisce farmaci mirati e misurati precisamente a specifiche aree del cervello. Sebbene questa pompa di impianto cerebrale sia molto lontana dall'essere installata in pazienti umani, ha mostrato risultati promettenti in uno studio iniziale su animali da laboratorio, trattando i sintomi del Parkinson nei ratti e nelle scimmie da laboratorio.

I ricercatori del MIT hanno pubblicato i loro risultati in un articolo pubblicato mercoledì sulla rivista Scienza Medicina traslazionale. L'idea principale alla base del loro dispositivo, chiamato "sistema di rilascio di farmaci neurali miniaturizzati" (MiNDS), è che può trattare con precisione specifici gruppi di neuroni senza causare effetti collaterali. Questo migliora i metodi precedenti che introducono farmaci nel liquido cerebrospinale, che può anche causare effetti fuori bersaglio.

Attualmente, le persone che vivono in condizioni neurodegenerative come il morbo di Parkinson affrontano alternative apparentemente impossibili: possono far progredire la loro malattia man mano che sintomi come tremori e perdita di equilibrio peggiorano, oppure possono assumere farmaci che hanno effetti involontari e fuori bersaglio. In questi giorni, una delle terapie più comuni per la malattia di Parkinson è la combinazione di farmaci carbidopa e levodopa (di solito con il marchio Sinemet), che può alleviare i sintomi ma crea anche alcuni effetti collaterali a lungo termine che compromettono il movimento muscolare volontario dei pazienti.

Uno dei maggiori vantaggi delle protesi cerebrali, scrivono gli autori dello studio, è che consente ai medici di indirizzare aree funzionali del cervello molto specifiche, piccole come un millimetro cubo, circa l'altezza e la lunghezza di una lettera sul penny degli Stati Uniti. Non solo, ma possono effettivamente misurare l'attività dei neuroni nell'area trattata, consentendo loro di monitorare gli effetti di un farmaco e di alterare il rilascio di farmaci in tempo reale.

Hanno convalidato il loro concetto in rhesus macaque scimmie e ratti, prima inducendo uno stato parkinsoniano - uno in cui i neuroni rilascianti la dopamina sono morti o disabili - in entrambi gli animali. Hanno poi trattato la condizione nelle scimmie iniettando liquido cerebrospinale artificiale nel dispositivo MiNDS. Durante gli esperimenti, i ricercatori hanno monitorato l'attività cerebrale degli animali utilizzando una sonda al tungsteno nel dispositivo, che ha dimostrato che l'impianto MiNDS poteva eccitare e inibire specifici neuroni.

"Mostriamo qui che il MiNDS è in grado di modulare chimicamente l'attività neuronale locale e il comportamento correlato nei modelli animali mentre registra simultaneamente l'attività dell'elettroencefalogramma neuronale (EEG)", scrivono gli autori della carta.

L'idea che una persona possa ottenere un impianto cerebrale invece di prendere pillole tre volte al giorno per il resto della loro vita suona alla grande, ma questo protocollo di trattamento radicale solleva anche alcuni problemi significativi. La più ovvia è che l'impianto di un dispositivo per la somministrazione di farmaci cerebrali profondi è invasivo come diamine. Questa non è una procedura semplice come ottenere un tatuaggio o un piercing; il dispositivo proposto penetra in profondità nel tessuto cerebrale, il che solleva preoccupazioni sulle complicazioni che potrebbero derivare da qualcosa di complesso come il malfunzionamento del dispositivo o qualcosa di semplice come urtare la testa.

Inoltre, il posizionamento di un oggetto estraneo nel tessuto cerebrale può causare l'infiammazione del tessuto circostante e potenzialmente la morte. I ricercatori hanno lavorato attorno a questo problema usando acciaio inossidabile e borosilicato (vetro) come materiali principali per la sonda, che a loro dire hanno causato danni minimi al tessuto circostante negli animali da test dopo otto settimane di impianto.

Forse la cosa più importante è che i sintomi di Parkinson indotti chimicamente nei topi e nelle scimmie sono molto diversi da quelli della malattia di Parkinson negli esseri umani. Prima che il dispositivo MiNDS possa essere quasi pronto per l'uomo, i ricercatori dovranno dimostrare la sua efficacia contro il morbo di Parkinson.

Per ora, però, è uno sviluppo affascinante nel campo in rapida crescita della medicina del cervello.

Astratto: I recenti progressi nei farmaci per i disturbi neurodegenerativi sono opportunità in espansione per migliorare i sintomi debilitanti sofferti dai pazienti. I trattamenti farmacologici esistenti, tuttavia, spesso fanno affidamento sulla somministrazione sistemica di farmaci, che si traducono in un'ampia distribuzione di farmaci e un conseguente aumento del rischio di tossicità. Dato che molti circuiti neurali chiave hanno volumi millimetrici sub-cubici e caratteristiche specifiche delle cellule, la somministrazione di piccoli volumi di farmaco nelle aree del cervello colpite con diffusione e perdita minime è essenziale. Riportiamo lo sviluppo di un sistema neurale di rilascio di farmaci neurali impiantabile, controllabile a distanza, che consente l'aggiustamento dinamico della terapia con precisione spaziale precisa. Dimostriamo che questo dispositivo è in grado di modulare chimicamente l'attività neuronale locale in modelli animali piccoli (roditori) e grandi (primati non umani), consentendo contemporaneamente la registrazione dell'attività neurale per consentire il controllo del feedback.