新しいアプローチは手術なしで発作を制御できるのでしょうか?

研究者らは、動物モデルで発作に関連した脳回路を静める非外科的方法を実証した。

研究チームは、低強度焦点式超音波を使用して海馬の血液脳関門（BBB）を一時的に開き、その領域にのみ遺伝子操作治療を施し、その後経口薬でオンデマンドの「調光スイッチ」を切り替えた。

この研究は、1回限りの標的を絞った処置により、脳の標的外の領域に影響を与えることなく、特定の脳領域を調節できることを示しています。

「多くの神経疾患は、脳内の特定の場所で過剰に活動する細胞によって引き起こされます」と、研究主任で生物工学助教授でライス大学神経工学イニシアチブのメンバーであるイェジー・シャブロウスキー氏は言う。

「私たちのアプローチは、必要な場所での治療を目的としており、手術や永久インプラントを必要とせずに、必要なときに制御できるようにします。」

での仕事 ACS 化学神経科学 は、Szablowski と彼のチームによる 10 年近くにわたるイノベーションに基づいて構築されています。同グループの音響標的化学遺伝学（ATAC）法は、超音波、遺伝子治療、および化学遺伝学（選択されたニューロンに操作された受容体を装備し、特定の薬剤によって活性化または抑制できるようにする技術）を単一のツールに統合し、手術なしで脳回路の正確な制御を可能にする。

ATAC手順では、研究者らはまず、微細なガスを満たした泡を血流に注入した。低強度の超音波が海馬に向けられると、マイクロバブルが血管壁に対して穏やかに振動し、BBB に一時的なナノメートルスケールの開口部が形成されました。これらの孔は血球の数百分の1であり、そのため血球の通過を妨げていたが、シャブロウスキー研究室が開発した遺伝子送達ベクターを標的の脳組織に侵入させるには十分な大きさだった。毛穴は数時間以内に自然に閉じ、BBB はそのまま残ります。

操作されたベクターには、抑制性化学遺伝学的受容体（後で投与される薬物にニューロンが反応して発作誘発活動を「静める」一種の分子「調光スイッチ」）を構築するための指示が含まれていた。

「海馬を正確にターゲットにすることで、重要な部分の過剰活動を抑え、脳の残りの部分には手を付けずに残すことができます」と、この研究の筆頭著者でライス大学の生物工学博士課程の学生、ホンハオ・リーは言う。

この結果は、ATACが侵襲性を最小限に抑えた手順と単純な全身薬剤を使用して、標的の脳回路を正確に制御できることを裏付けるものである。集束超音波による BBB 開口とウイルスベクターベースの遺伝子送達の両方がすでに臨床研究で進められているため、この方法はてんかんやその他の神経疾患の標的治療法の開発を加速する可能性があります。

この海馬実験は、大きな脳容積、標的となる小さな脳領域、さらには個々の神経結合にまで遺伝子治療を提供する方法をこれまでに示してきたシャブロフスキーのグループにとってマイルストーンとなる。集束超音波は、脳の特定の領域から分子信号を回収するためにも使用できます。超音波照射によるマーカーの回収（REMIS）として知られるシャブロウスキー研究室の関連技術は、超音波照射した領域のみから人工タンパク質または天然タンパク質を血流に放出することができるため、研究者は侵襲的な調査をせずに遺伝子活性を監視できます。この技術は、ベイラー医科大学やテキサス大学 MD アンダーソンがんセンターの研究者を含むテキサス医療センターのパートナーとの資金提供による最近の臨床試験につながりました。

「これらのテクノロジーは相互に補完し合っています」とシャブロフスキー氏は言います。 「超音波を使用すると、治療を提供し、必要なニューロンを制御し、ターゲットとした正確な回路で効果を測定できます。私たちの目標は、あらゆる脳領域に安全に到達し、あらゆる遺伝子ペイロードを正確に提供し、臨床医がオンデマンドで制御できるプラットフォームを構築することです。この種の多用途性は、脳治療の開発についての私たちの考え方を変える可能性があります。」

この研究は、G. ハロルド & レイラ Y. マザーズ財団、マイケル J. フォックス パーキンソン病研究財団、国立衛生研究所、および国立科学財団の支援を受けました。

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ソース： ライス大学