Stimularea celulelor cerebrale care produc dopamină cu ajutorul nanoparticulelor de aur s-a dovedit eficientă în tratarea şoarecilor cu boala Parkinson, inversând chiar o parte din leziunile lor neurologice.
Boala Parkinson este a doua cea mai frecventă tulburare neurodegenerativă după boala Alzheimer, caracterizată în principal prin disfuncţii motorii. Caracteristica patologică a bolii Parkinson este agregarea anormală a α-sinucleinei (α-syn/alfa-sinucleină) în fibrile insolubile şi corpi Lewy, ceea ce duce la degenerarea şi moartea neuronilor dopaminergici din substanţa neagră a creierului mijlociu.
În prezent, pentru ameliorarea simptomelor motorii la pacienţi, o abordare clinică comună implică implantarea de electrozi în anumite regiuni ale creierului pentru a modula activitatea neuronală prin stimulare electrică directă. Deşi această metodă, cunoscută sub denumirea de stimulare cerebrală profundă (DBS), sporeşte eficienţa reglării neuronale, natura sa invazivă poate duce la declin cognitiv şi tulburări emoţionale, cum ar fi depresia şi anxietatea.
Tehnicile neinvazive dezvoltate ulterior, cum ar fi stimularea transcraniană cu curent continuu şi stimularea magnetică transcraniană, pot spori excitabilitatea corticală, dar sunt limitate de adâncimea de penetrare şi rezoluţia spaţială insuficiente, ceea ce face dificilă modularea precisă a regiunilor cerebrale profunde.
Prin urmare, dezvoltarea tehnologiilor de stimulare cerebrală profundă neinvazivă care combină o rezoluţie spaţială ridicată cu capacităţi de penetrare puternice este esenţială.
Recent, o echipă de cercetători de la Centrul Naţional pentru Nanoştiinţă şi Tehnologie din China (NCNST) a dezvăluit cum un sistem de stimulare cerebrală profundă fără fir, bazat pe nanoparticule, poate inversa boala Parkinson.
Cercetătorii afirmă că acest demers reprezintă un pas semnificativ înainte în ceea ce priveşte utilizarea simulării creierului pentru a aborda boala Parkinson la oameni, o afecţiune neurodegenerativă care afectează peste 10 milioane de persoane din întreaga lume.
În profunzimea creierului celor care suferă de această afecţiune, neuronii care produc dopamină sunt afectaţi major pe măsura acumulărilor de aglomerări insoluabile ale unei proteine numite alfa-sinucleină, ceea ce îi privează treptat pe pacienţi de capacitatea de a-şi controla mişcările.
În centrul noii abordări se află un sistem alcătuit din particule învelite în aur cu o dimensiune de aproximativ 160 nanometri, acoperite cu un sistem de ghidare format din anticorpi şi peptide chimice concepute pentru a inversa efectele-cheie ale bolii prin restabilirea nivelurilor scăzute de dopamină şi prin distrugerea acumulării de fire proteice dăunătoare numite fibrile.
După introducerea în creier, nanoparticulele îşi folosesc anticorpii pentru a se lega de ţintele lor neuronale, activându-se prin absorbţia luminii în infraroşu apropiat care străbate prin craniu. Prin transformarea luminii în căldură, micile particule de aur declanşează schimbări în celule care promovează repararea, eliberând în acelaşi timp peptide care ajută la descompunerea şi eliminarea fibrilelor proteice alfa-sinucleină care afectează creierul bolnavilor de Parkinson.
„Aceste acţiuni orchestrate au restaurat neuronii dopaminergici şi comportamentele locomotorii ale bolii Parkinson”, scriu cercetătorii în articolul lor.
Abordarea diferă de metodele comune de tratare a bolii Parkinson prin creşterea nivelului de dopamină - un neurotransmiţător cu un rol major în gestionarea controlului motor fin în organism. În timp, tratamentele farmaceutice pun pacienţii în pericol de efecte secundare nedorite, inclusiv tremurături.
Prin ţintirea receptorilor celulari relevanţi, nanosistemul „trezeşte” neuronii deterioraţi, eliminând nevoia de medicamente care pot cauza probleme. În loc să pompeze pur şi simplu mai multă dopamină, sistemul face ca fabricile de dopamină să funcţioneze din nou sub îndrumarea propriului organism.
„Un sistem terapeutic ideal pentru reducerea acumulării de agregate neuronale de alfa-sinucleină, care a reprezentat o mare provocare, ar dezagregă simultan fibrilele de alfa-sinucleină şi ar iniţia procesul de autofagie”, scriu cercetătorii.
Fiind testată doar pe şoareci şi modele celulare în laborator, în condiţii limitate, metoda nu va fi aplicată la om prea curând. Sunt necesare cercetări suplimentare cu privire la mecanismele care acţionează, împreună cu studii clinice pentru a determina siguranţa şi eficacitatea metodei la pacienţii cu această boală.
Cu toate acestea, există o mulţime de motive de optimism: tratamentul a avut un efect vizibil asupra daunelor cauzate la modelul de şoarece al bolii Parkinson, fără a se observa efecte secundare dăunătoare asupra altor zone ale creierului. În plus, odată ce nanosistemul este instalat, acesta poate fi activat fără fir, deci fără alte proceduri invazive.
„În general, acest studiu de verificare a conceptului oferă informaţii valoroase pentru viitoarele investigaţii care vizează extinderea domeniului stimulării cerebrale profunde fără a fi necesare implanturi suplimentare sau manipularea genetică”, scriu cercetătorii, în articolul publicat miercuri în revista Science Advances.