Исследователи США создали прибор, контролирующий прохождение лекарств через гематоэнцефалический барьер. Разработка уже прошла тестирование на лабораторных животных и позволила повысить безопасность применения некоторых лекарственных препаратов. Статья с описанием эксперимента находится на сайте PNAS.
Схема процесса. Credit: Tao Sun et al.
Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) – это физиологическая преграда мозга, которая не даёт соприкасаться центральной нервной системе (ЦНС) с кровеносной системой. Это необходимо, так как в крови циркулирует большое количество клеток иммунитета, гуморальных факторов и метаболитов, которые способны вызвать в ЦНС воспаление или аутоиммунные процессы.
В настоящее время сфокусированный ультразвук – это единственный метод временного снятия гематоэнцефалической преграды для адресной доставки лекарственных препаратов без воздействия радиации или механического вмешательства. В нём ведущую роль играют микропузырьки, которые имеют главный минус – способность к дестабилизации и схлопыванию, что может привести к повреждениям сосудов мозга. Собственно, основным препятствием для использования метода в терапии стояла проблема с тем, чтобы взять этот процесс под контроль.
Специалисты Медицинского центра Тафта и больницы Brigham & Women с помощью своей новой разработки смогли точно и безопасно проконтролировать пропуск лекарств через гематоэнцефалический барьер. Они использовали ультразвуковое излучение и микропузырьковую технологию, чтобы прослушать эхо-сигнал и получить мгновенную обратную информацию о стабильности пузырьков. Это обеспечило своевременный контроль над процедурой и анализ событий в режиме реального времени.
На лабораторных крысах исследователи создали модель контроллера с замкнутой обратной связью. Разработчики разместили сенсоры вне мозга вместо микрофонов и слушали эхо отражённого ультразвука от микропузырьков, таким образом определяя их стабильность. Далее они провели настройку ультразвукового излучения, чтобы стабилизировать пузырьки, возбудить их для открытия барьера и обеспечить прохождение лекарства в нужной дозе. Ультразвуковое излучение при этом осталось безопасным.
Тестирование метода исследователи проводили как на животных с патологией – раком мозга или глиомой, так и на здоровых крысах. Для применения же метода в лечении людей теперь необходима адаптация разработки и адекватные клинические испытания.
Текст: Екатерина Заикина
Closed-loop control of targeted ultrasound drug delivery across the blood–brain/tumor barriers in a rat glioma model by Tao Sun, Yongzhi Zhang, Chanikarn Power, Phillip M. Alexander, Jonathan T. Sutton, Muna Aryal, Natalia Vykhodtseva, Eric L. Millerb and Nathan J. McDannold in PNAS. Publihed November 2017.
doi: 10.1073/pnas.1713328114