balita

Ang Alzheimer's disease, ang pinakakaraniwang kaso ng mga matatanda, ay sumasakit sa karamihan ng mga tao.

Ang isa sa mga hamon sa paggamot ng Alzheimer's disease ay ang paghahatid ng mga therapeutic na gamot sa tisyu ng utak ay limitado ng hadlang ng dugo-utak. Nalaman ng pag-aaral na ang MRI-guided low-intensity focused ultrasound ay maaaring baligtarin ang pagbukas ng blood-brain barrier sa mga pasyenteng may Alzheimer's disease o iba pang neurological disorder, kabilang ang Parkinson's disease, brain tumor, at amyotrophic lateral sclerosis.

Ang isang kamakailang maliit na pagsubok sa patunay-ng-konsepto sa Rockefeller Institute for Neuroscience sa West Virginia University ay nagpakita na ang mga pasyenteng may Alzheimer's disease na nakatanggap ng aducanumab infusion kasama ng nakatutok na ultrasound ay pansamantalang nagbukas ng blood-brain barrier na makabuluhang nabawasan ang brain amyloid beta (Aβ) load sa trial side. Ang pananaliksik ay maaaring magbukas ng mga bagong pinto sa mga paggamot para sa mga sakit sa utak.

Pinoprotektahan ng blood-brain barrier ang utak mula sa mga mapaminsalang substance habang pinapayagang dumaan ang mahahalagang nutrients. Ngunit pinipigilan din ng blood-brain barrier ang paghahatid ng mga therapeutic na gamot sa utak, isang hamon na partikular na talamak kapag ginagamot ang Alzheimer's disease. Habang tumatanda ang mundo, ang bilang ng mga taong may Alzheimer's disease ay tumataas taon-taon, at ang mga opsyon sa paggamot nito ay limitado, na naglalagay ng mabigat na pasanin sa pangangalagang pangkalusugan. Ang Aducanumab ay isang amyloid beta (Aβ) -binding monoclonal antibody na inaprubahan ng US Food and Drug Administration (FDA) para sa paggamot ng Alzheimer's disease, ngunit limitado ang pagtagos nito sa blood-brain barrier.

Ang nakatutok na ultrasound ay gumagawa ng mga mekanikal na alon na nag-uudyok ng mga oscillation sa pagitan ng compression at dilution. Kapag na-injected sa dugo at nakalantad sa ultrasonic field, ang mga bula ay pumipilit at lumalawak nang higit pa kaysa sa nakapaligid na tissue at dugo. Ang mga oscillations na ito ay lumilikha ng mekanikal na stress sa pader ng daluyan ng dugo, na nagiging sanhi ng masikip na koneksyon sa pagitan ng mga endothelial cells na mag-inat at magbukas (Figure sa ibaba). Bilang resulta, ang integridad ng hadlang ng dugo-utak ay nakompromiso, na nagpapahintulot sa mga molekula na kumalat sa utak. Ang blood-brain barrier ay kusang gumagaling sa loob ng halos anim na oras.

Ipinapakita ng figure ang epekto ng directional ultrasound sa mga pader ng capillary kapag ang mga bula na kasing laki ng micrometer ay naroroon sa mga daluyan ng dugo. Dahil sa mataas na compressibility ng gas, ang mga bula ay kumukontra at lumalawak nang higit sa nakapaligid na tissue, na nagiging sanhi ng mekanikal na stress sa mga endothelial cells. Ang prosesong ito ay nagdudulot ng masikip na koneksyon sa pagbukas at maaari ring maging sanhi ng pagbagsak ng mga dulo ng astrocyte sa pader ng daluyan ng dugo, na nakompromiso ang integridad ng blood-brain barrier at nagtataguyod ng antibody diffusion. Bilang karagdagan, ang mga endothelial cell na nakalantad sa nakatutok na ultrasound ay nagpahusay sa kanilang aktibong vacuolar transport activity at pinigilan ang efflux pump function, at sa gayon ay binabawasan ang clearance ng utak ng mga antibodies. Ipinapakita ng Figure B ang iskedyul ng paggamot, na kinabibilangan ng computed tomography (CT) at magnetic resonance imaging (MRI) para bumuo ng ultrasound treatment plan, 18F-flubitaban positron emission tomography (PET) sa baseline, antibody infusion bago ang focused ultrasound treatment at microvesicular infusion sa panahon ng paggamot, at acoustic monitoring ng microvesicular treatment signal scattering. Ang mga larawang nakuha pagkatapos ng nakatutok na paggamot sa ultrasound ay kasama ang T1-weighted contrast-enhanced na MRI, na nagpakita na ang hadlang ng dugo-utak ay bukas sa lugar na ginagamot sa ultrasound. Ang mga larawan ng parehong lugar pagkatapos ng 24 hanggang 48 na oras ng nakatutok na paggamot sa ultrasound ay nagpakita ng kumpletong paggaling ng hadlang sa dugo-utak. Ang isang 18F-flubitaban PET scan sa panahon ng pag-follow-up sa isa sa mga pasyente makalipas ang 26 na linggo ay nagpakita ng nabawasan na mga antas ng Aβ sa utak pagkatapos ng paggamot. Ipinapakita ng Figure C ang MRI-guided focused ultrasound setup sa panahon ng paggamot. Ang hemispherical transducer helmet ay naglalaman ng higit sa 1,000 ultrasound sources na nag-uugnay sa isang focal point sa utak gamit ang real-time na gabay mula sa MRI

Noong 2001, unang ipinakita ang nakatutok na ultratunog upang mahikayat ang pagbubukas ng hadlang sa dugo-utak sa mga pag-aaral ng hayop, at ipinakita ng mga sumunod na preclinical na pag-aaral na ang nakatutok na ultrasound ay maaaring mapahusay ang paghahatid at pagiging epektibo ng gamot. Simula noon, napag-alaman na ang nakatutok na ultrasound ay ligtas na makakapagbukas ng blood-brain barrier sa mga pasyenteng may Alzheimer's na hindi tumatanggap ng gamot, at maaari ring maghatid ng mga antibodies sa mga metastases sa utak ng kanser sa suso.

Proseso ng paghahatid ng microbubble

Ang microbubbles ay isang ultrasound contrast agent na karaniwang ginagamit upang obserbahan ang daloy ng dugo at mga daluyan ng dugo sa ultrasound diagnosis. Sa panahon ng ultrasound therapy, isang phospholipid-coated non-pyrogenic bubble suspension ng octafluoropropane ay na-injected intravenously (Larawan 1B). Ang mga microbubble ay lubos na polydispersed, na may mga diameter na mula sa mas mababa sa 1 μm hanggang higit sa 10 μm. Ang Octafluoropropane ay isang matatag na gas na hindi na-metabolize at maaaring ilabas sa pamamagitan ng mga baga. Ang lipid shell na bumabalot at nagpapatatag sa mga bula ay binubuo ng tatlong natural na lipid ng tao na na-metabolize sa katulad na paraan sa mga endogenous na phospholipid.

Pagbuo ng nakatutok na ultrasound

Ang nakatutok na ultrasound ay nabuo ng isang hemispherical transducer helmet na pumapalibot sa ulo ng pasyente (Larawan 1C). Ang helmet ay nilagyan ng 1024 na independiyenteng kinokontrol na mga pinagmumulan ng ultrasound, na natural na nakatutok sa gitna ng hemisphere. Ang mga pinagmumulan ng ultrasound na ito ay hinihimok ng sinusoidal radio-frequency voltages at naglalabas ng mga ultrasonic wave na ginagabayan ng magnetic resonance imaging. Ang pasyente ay nagsusuot ng helmet at ang degassed na tubig ay umiikot sa paligid ng ulo upang mapadali ang paghahatid ng ultrasound. Ang ultrasound ay naglalakbay sa balat at bungo patungo sa target ng utak.

Ang mga pagbabago sa kapal at density ng bungo ay makakaapekto sa pagpapalaganap ng ultrasound, na magreresulta sa bahagyang naiibang oras para maabot ng ultrasound ang sugat. Maaaring itama ang pagbaluktot na ito sa pamamagitan ng pagkuha ng high-resolution na computed tomography na data upang makakuha ng impormasyon tungkol sa hugis ng bungo, kapal, at density. Maaaring kalkulahin ng modelo ng computer simulation ang compensated phase shift ng bawat drive signal upang maibalik ang matalas na focus. Sa pamamagitan ng pagkontrol sa yugto ng RF signal, ang ultrasound ay maaaring electronic na nakatutok at nakaposisyon upang masakop ang malaking halaga ng tissue nang hindi ginagalaw ang ultrasound source array. Ang lokasyon ng target na tissue ay tinutukoy ng magnetic resonance imaging ng ulo habang nakasuot ng helmet. Ang target na volume ay puno ng isang three-dimensional na grid ng mga ultrasonic anchor point, na naglalabas ng mga ultrasonic wave sa bawat anchor point sa loob ng 5-10 ms, na inuulit tuwing 3 segundo. Ang ultrasonic power ay unti-unting tumataas hanggang sa ang nais na bubble scattering signal ay nakita, at pagkatapos ay gaganapin para sa 120 segundo. Ang prosesong ito ay paulit-ulit sa iba pang mga mesh hanggang sa ganap na sakop ang target na volume.

Ang pagbubukas ng blood-brain barrier ay nangangailangan ng amplitude ng sound waves na lumampas sa isang tiyak na threshold, kung saan ang permeability ng barrier ay tumataas sa pagtaas ng pressure amplitude hanggang sa mangyari ang pagkasira ng tissue, na ipinapakita bilang erythrocyte exosmosis, bleeding, apoptosis, at necrosis, na lahat ay kadalasang nauugnay sa pagbagsak ng bubble (tinatawag na inertial). Ang threshold ay depende sa laki ng microbubble at ang materyal ng shell. Sa pamamagitan ng pag-detect at pagbibigay-kahulugan sa mga ultrasonic signal na nakakalat ng microbubbles, ang pagkakalantad ay maaaring panatilihin sa loob ng isang ligtas na saklaw.

Pagkatapos ng paggamot sa ultrasound, ginamit ang T1-weighted MRI na may contrast agent upang matukoy kung bukas ang blood-brain barrier sa target na lokasyon, at ginamit ang T2-weighted na mga imahe upang kumpirmahin kung naganap ang extravasation o pagdurugo. Ang mga obserbasyong ito ay nagbibigay ng patnubay para sa pagsasaayos ng iba pang paggamot, kung kinakailangan.

Pagsusuri at pag-asam ng therapeutic effect

Tinukoy ng mga mananaliksik ang epekto ng paggamot sa pag-load ng Aβ sa utak sa pamamagitan ng paghahambing ng 18F-flubitaban positron emission tomography bago at pagkatapos ng paggamot upang masuri ang pagkakaiba sa dami ng Aβ sa pagitan ng ginagamot na lugar at Isang katulad na lugar sa kabaligtaran. Ang nakaraang pananaliksik ng parehong koponan ay nagpakita na ang simpleng pagtutok sa ultrasound ay maaaring bahagyang bawasan ang mga antas ng Aβ. Ang pagbawas na naobserbahan sa pagsubok na ito ay mas malaki kaysa sa mga nakaraang pag-aaral.

Sa hinaharap, ang pagpapalawak ng paggamot sa magkabilang panig ng utak ay magiging kritikal sa pagsusuri ng pagiging epektibo nito sa pagkaantala sa paglala ng sakit. Bilang karagdagan, kailangan ng higit pang pananaliksik upang matukoy ang pangmatagalang kaligtasan at pagiging epektibo, at ang mga cost-effective na therapeutic device na hindi umaasa sa online na gabay ng MRI ay dapat na binuo para sa mas malawak na kakayahang magamit. Gayunpaman, ang mga natuklasan ay nagdulot ng pag-asa na ang paggamot at mga gamot na nag-aalis ng Aβ ay maaaring makapagpabagal sa pag-unlad ng Alzheimer.