warta

Penyakit Alzheimer, kasus sing paling umum ing wong tuwa, wis ngalami akeh wong.

Salah sawijining tantangan ing perawatan penyakit Alzheimer yaiku pangiriman obat terapeutik menyang jaringan otak diwatesi dening penghalang getih-otak. Panliten kasebut nemokake yen ultrasonik fokus intensitas rendah sing dipandu MRI bisa mbukak alangi getih-otak ing pasien kanthi penyakit Alzheimer utawa kelainan neurologis liyane, kalebu penyakit Parkinson, tumor otak, lan sklerosis lateral amyotrophic.

Uji coba bukti-konsep cilik ing Rockefeller Institute for Neuroscience ing West Virginia University nuduhake yen pasien penyakit Alzheimer sing nampa infus aducanumab ing kombinasi karo ultrasonik fokus sementara mbukak alangan getih-otak kanthi signifikan nyuda beban beta amiloid otak (Aβ) ing sisih nyoba. Riset kasebut bisa mbukak lawang anyar kanggo perawatan kanggo kelainan otak.

Penghalang getih-otak nglindhungi otak saka zat-zat sing mbebayani nalika ngidini nutrisi penting bisa dilewati. Nanging alangan getih-otak uga nyegah pangiriman obat terapeutik menyang otak, tantangan sing akut banget nalika ngobati penyakit Alzheimer. Nalika umure jagad, jumlah wong sing nandhang penyakit Alzheimer saya tambah saben taun, lan pilihan perawatan diwatesi, nyebabake beban kesehatan. Aducanumab minangka antibodi monoklonal pengikat beta amyloid (Aβ) sing wis disetujoni dening Administrasi Pangan lan Narkoba AS (FDA) kanggo perawatan penyakit Alzheimer, nanging penetrasi penghalang getih-otak diwatesi.

Ultrasonik fokus ngasilake gelombang mekanik sing nyebabake osilasi antarane kompresi lan pengenceran. Nalika disuntikake menyang getih lan kapapar ing lapangan ultrasonik, umpluk compress lan nggedhekake luwih saka tissue lingkungan lan getih. Osilasi iki nggawe tekanan mekanik ing tembok pembuluh getih, nyebabake sambungan sing ketat antarane sel endothelial dadi mulur lan mbukak (Gambar ing ngisor iki). Akibaté, integritas penghalang getih-otak dikompromi, saéngga molekul bisa nyebar menyang otak. Halang getih-otak waras dhewe ing babagan enem jam.

Gambar kasebut nuduhake efek ultrasonik arah ing tembok kapiler nalika gelembung ukuran mikrometer ana ing pembuluh getih. Amarga kompresibilitas gas sing dhuwur, umpluk kasebut kontraksi lan nggedhekake luwih akeh tinimbang jaringan ing sakubenge, nyebabake stres mekanik ing sel endothelial. Proses iki nyebabake sambungan sing nyenyet mbukak lan bisa uga nyebabake ujung astrosit tiba ing tembok pembuluh getih, ngrusak integritas penghalang getih-otak lan ningkatake difusi antibodi. Kajaba iku, sel endothelial sing kapapar ultrasonik fokus ningkatake aktivitas transportasi vakuolar sing aktif lan nyuda fungsi pompa efflux, saéngga nyuda reresik otak saka antibodi. Gambar B nuduhake jadwal perawatan, sing kalebu computed tomography (CT) lan magnetic resonance imaging (MRI) kanggo ngembangake rencana perawatan ultrasonik, 18F-flubitaban positron emission tomography (PET) ing awal, infus antibodi sadurunge perawatan ultrasonik fokus lan infus microvesicular sajrone perawatan, lan ngawasi akustik saka sinyal mikrovesikular sing digunakake kanggo ngontrol perawatan ultrasonik. Gambar sing dipikolehi sawise perawatan ultrasonik fokus kalebu MRI sing ditingkatake kontras bobot T1, sing nuduhake manawa alangi getih-otak mbukak ing wilayah sing dirawat ultrasonik. Gambar saka wilayah sing padha sawise 24 nganti 48 jam perawatan ultrasonik fokus nuduhake penyembuhan lengkap saka alangi getih-otak. Pemindaian PET 18F-flubitaban sajrone tindak lanjut ing salah sawijining pasien 26 minggu sabanjure nuduhake nyuda tingkat Aβ ing otak sawise perawatan. Gambar C nuduhake persiyapan ultrasonik fokus sing dipandu MRI sajrone perawatan. Helm transduser hemisferik ngemot luwih saka 1.000 sumber ultrasonik sing konvergen menyang titik fokus siji ing otak nggunakake panuntun wektu nyata saka MRI.

Ing 2001, ultrasonik fokus pisanan ditampilake kanggo ngindhuksi bukaan saka alangi getih-otak ing pasinaon kewan, lan pasinaon preclinical sakteruse wis nuduhake yen ultrasonik fokus bisa nambah pangiriman tamba lan khasiat. Wiwit iku, wis ditemokake yen ultrasonik fokus bisa mbukak alangi getih-otak kanthi aman ing pasien Alzheimer sing ora nampa obat, lan uga bisa ngirim antibodi menyang metastasis otak kanker payudara.

Proses pangiriman microbubble

Microbubbles minangka agen kontras ultrasonik sing biasane digunakake kanggo mirsani aliran getih lan pembuluh getih ing diagnosis ultrasonik. Sajrone terapi ultrasonik, suspensi gelembung non-pyrogenic sing dilapisi fosfolipid saka octafluoropropane disuntikake sacara intravena (Gambar 1B). Gelembung mikro akeh banget polydispersed, kanthi diameter kurang saka 1 μm nganti luwih saka 10 μm. Octafluoropropane minangka gas stabil sing ora dimetabolisme lan bisa diekskresi liwat paru-paru. Cangkang lipid sing mbungkus lan nyetabilake gelembung kasebut dumadi saka telung lipid manungsa alami sing dimetabolisme kanthi cara sing padha karo fosfolipid endogen.

Generasi ultrasonik fokus

Ultrasonik fokus digawe dening helm transduser hemisferik sing ngubengi sirah pasien (Gambar 1C). Helm dilengkapi 1024 sumber ultrasonik sing dikontrol sacara mandiri, sing sacara alami fokus ing tengah hemisfer. Sumber ultrasonik iki didorong dening voltase frekuensi radio sinusoidal lan ngetokake gelombang ultrasonik sing dipandu dening pencitraan resonansi magnetik. Pasien nganggo helm lan banyu degassed ngubengi sirah kanggo nggampangake transmisi ultrasonik. Ultrasonik ngliwati kulit lan tengkorak menyang target otak.

Owah-owahan ing kekandelan lan Kapadhetan tengkorak bakal mengaruhi panyebaran ultrasonik, nyebabake wektu rada beda kanggo ultrasonik kanggo nggayuh lesi. Distorsi iki bisa didandani kanthi njupuk data tomografi komputer resolusi dhuwur kanggo njupuk informasi babagan wangun tengkorak, kekandelan, lan kepadatan. Model simulasi komputer bisa ngetung shift phase menehi ganti rugi saben sinyal drive kanggo mulihake fokus cetha. Kanthi ngontrol fase sinyal RF, ultrasonik bisa fokus sacara elektronik lan dipanggonke kanggo nutupi jaringan sing akeh tanpa ngobahake susunan sumber ultrasonik. Lokasi jaringan target ditemtokake dening pencitraan resonansi magnetik saka sirah nalika nganggo helm. Volume target diisi karo kothak telung dimensi titik jangkar ultrasonik, sing ngetokake gelombang ultrasonik ing saben titik jangkar kanggo 5-10 ms, bola-bali saben 3 detik. Daya ultrasonik mundhak mboko sithik nganti sinyal panyebaran gelembung sing dikarepake dideteksi, banjur ditahan nganti 120 detik. Proses iki diulang ing bolong liyane nganti volume target wis ditutupi.

Mbukak alangan getih-otak mbutuhake amplitudo gelombang swara kanggo ngluwihi ambang tartamtu, ngluwihi permeabilitas saka alangan mundhak karo nambah amplitudo meksa nganti karusakan jaringan dumadi, manifested minangka exosmosis erythrocyte, getihen, apoptosis, lan necrosis, kabeh kang asring digandhengake karo ambruk gelembung (disebut inertial). Ambang gumantung saka ukuran microbubble lan materi cangkang. Kanthi ndeteksi lan interpretasi sinyal ultrasonik sing kasebar dening gelembung mikro, cahya bisa disimpen ing jarak sing aman.

Sawise perawatan ultrasonik, MRI T1-bobot karo agen kontras digunakake kanggo nemtokake manawa alangan getih-otak mbukak ing lokasi target, lan gambar T2-bobot digunakake kanggo konfirmasi apa extravasation utawa getihen dumadi. Pengamatan kasebut menehi pandhuan kanggo nyetel perawatan liyane, yen perlu.

Evaluasi lan prospek efek terapeutik

Peneliti ngitung efek perawatan ing beban Aβ otak kanthi mbandhingake tomografi emisi positron 18F-flubitaban sadurunge lan sawise perawatan kanggo netepake prabédan volume Aβ antarane wilayah sing diobati lan area sing padha ing sisih ngelawan. Riset sadurunge dening tim sing padha nuduhake yen mung fokus ultrasonik bisa nyuda tingkat Aβ. Pangurangan sing diamati ing uji coba iki malah luwih gedhe tinimbang ing pasinaon sadurunge.

Ing mangsa ngarep, ngembangake perawatan kanggo loro-lorone otak bakal kritis kanggo ngevaluasi khasiat kanggo nundha perkembangan penyakit. Kajaba iku, riset luwih akeh dibutuhake kanggo nemtokake safety lan khasiat jangka panjang, lan piranti terapeutik sing larang regane sing ora gumantung ing pandhuan MRI online kudu dikembangake kanggo kasedhiyan luwih akeh. Isih, panemuan kasebut nyebabake optimisme yen perawatan lan obat-obatan sing mbusak Aβ pungkasane bisa nyebabake perkembangan Alzheimer.