Da li se bolesti mozga mogu lečiti ultrazvukom? Nada za pacijente sa rakom, ali i Alchajmerom i Parkinsonom

Nova tehnika koja koristi ultrazvuk mogla bi da napravi revoluciju u lečenju po život opasnih ili teško izlečivih bolesti, od raka do Alchajmerove i Parkinsonove.

Danas je deo kliničkog ispitivanja kojim se testira nova metoda isporuke lekova direktno u mozak, tehnikom koja se zove fokusirani ultrazvuk. Mnogi stručnjaci veruju da će ova terapijska tehnologija jednog dana biti revolucionarna za lečenje mozga i za niz nemogućih ili teško izlečivih bolesti, od raka mozga do Alchajmera, Parkinsona i ALS-a.

U Batlerovom slučaju, procedura je kreirana tako da isporuči lekove kojim će pokušati da ubiju sve ćelije raka koje su ostale nakon operacije. Potpuno uklanjanje operacijom nije bilo moguće bez ozbiljnog oštećenja ostatka mozga. Fokusirani ultrazvuk je njegova jedina šansa.

U sali ga je čekao neurohirurg Nir Lipsman, zajedno sa MR tehničarom, medicinskim fizičarem i anesteziologom. Dali su Batleru blagi sedativ i smestili mu glavu u lagani okvir kako bi se sprečilo bilo kakvo pomeranje. Legao je na krevet za magnetnu rezonancu, glavu su mu pričvrstili za transduktor u obliku šlema sposoban da prenese više od 1.000 snopova ultrazvučne energije koji se sa izuzetnom preciznošću ukrštaju duboko u mozgu.

Fokusirani ultrazvuk je "naučno fantastična medicina koja brzo postaje realnost", kaže Bred Vud, direktor Centra za interventnu onkologiju pri Nacionalnom institutu za zdravlje Sjedinjenih Država.

Ova nova procedura isporučuje lekove u mozak prevazilazeći važnu prepreku: krvno-moždanu barijeru, tanak zaštitni sloj specijalizovanih ćelija koji prekriva male krvne sudove koji čuvaju najprivilegovaniji organ u ljudskom telu. Ova barijera sprečava da do mozga dođu loši momci, poput patogena, ali takođe sprečava potencijalno korisne stvari. Na primer, praktično svi lekovi za lečenje raka mozga i neurodegenerativnih bolesti ne mogu da stignu do mesta gde su najpotrebniji.

Mozak je izuzetno krhk, a posledice oštećenja mogu da budu nepovratne. Zbog toga hirurzi žele da razviju nove strategije za zaobilaženje krvno-moždane barijere. Metode poput hirurške injekcije su isprobane u prošlosti, ali uključuju rezove na koži, rupe na lobanji i prolazak instrumenata kroz mozak, a sve to predstavlja rizik od infekcije, krvarenja i otoka koji bi mogli uzrokovati trajna oštećenja. "Kada lečimo mozak, moramo da mislimo i na osobu", kaže Lipsman, direktor Harkil centra za neuromodulaciju u Sanibruku. "Lečenje srca, udova ili pluća neće promeniti nečiju ličnost, pamćenje ili sklonosti. Oštećenje mozga hoće."

Zato je neinvazivan fokusirani ultrazvuk toliko privlačan. Brojni timovi širom sveta pokazali su da je otvaranje krvno-moždane barijere ultrazvukom bezbedno i izvodljivo, pa je sledeća prepreka dokazivanje medicinske koristi.

Barijera koja zbunjuje

Fokusirani ultrazvuk nije nova ideja i koristi se kao medicinski tretman od 1950-ih. Lekari su ga koristili pre 15 godina za uništavanje fibroida materice i raka prostate i za lečenje uvećane prostate. Danas se postupak primenjuje na više od 160 bolesti i stanja u različitim fazama istraživanja. Neke od tehnika koje je odobrila FDA (Američka agencija za lekove) koriste se za lečenje tremora i nekih motoričkih simptoma Parkinsonove bolesti, ali ti napori nisu povezani sa otvaranjem krvno-moždane barijere.

Krvno-moždana barijera nije jedna struktura, već mreža tesno zbijenih ćelija. Endotelne ćelije oblažu unutrašnjost krvnih sudova po celom telu.

Vrata su se otvorila 2015. godine, kada su kanadski neurohirurg Tod Mejnprajz i naučnici Sanibruka pokazali da je moguće bezbedno otvoriti krvno-moždanu barijeru pacijenta, ne otvarajući lobanju, pomoću fokusiranog ultrazvuka. Tehnika privremeno, na nekoliko sati, odvaja ćelije vezane za barijeru, dovoljno dugo da dozvoli lekovima da uđu u mozak. Takođe, tretman je potpuno reverzibilan; barijera se prirodno zatvara 24 sata nakon tretmana .

Tim Sanibruka došao je do još jedne prekretnice u oktobru 2021. godine koristeći terapeutsko antitelo sa radioaktivnom oznakom. Pratili su antitelo dok je prelazilo barijeru i ulazilo u mozak, dolazeći do ćelija raka koje su tamo metastazirale iz dojke.

Sposobnost merenja isporuke lekova na ovaj način bila je "karika koja nedostaje" u polju koje će transformisati medicinu, kaže Neal Kasel, bivši predsednik neurohirurgije na Univerzitetu Virdžinija i osnivač i predsednik Fondacije za neurohirurgiju. "Fokusirani ultrazvuk će postati revolucija u terapiji, u istoj meri u kojoj je MRI bio revolucionaran za dijagnostiku."

Oprezni optimizam

Pretklinička ispitivanja za lečenje Alchajmerove bolesti fokusiranim ultrazvukom takođe su pokazala neke ohrabrujuće rezultate. Za početak, čini se da jednostavno otvaranje krvno-moždane barijere ima pozitivne kognitivne efekte, kao što je poboljšana funkcija pamćenja. Elisa Konofagou, profesorka biomedicinskog inženjerstva i radiologije na Univerzitetu Kolumbija, i drugi istraživači otkrili su da se ostaci amiloidnog beta plaka (jednog od obeležja Alchajmerove bolesti) uklanja iz mozga kada se otvori barijera. Niko ne zna tačno zašto, ali to je početak.

Druge potencijalne upotrebe fokusiranog ultrazvuka, kao što je genska terapija, nisu toliko blizu fazi kliničkog ispitivanja, ali istraživači se nadaju da nije ni daleko.

U Centro Integral de Neurociencias de Madrid, neurolog i profesor Hose Obeso i njegov istraživački tim otkrili su da virusni vektori, koji koriste bezopasne viruse kao sistem za isporuku gena, mogu da prođu kroz krvno-moždanu barijeru kod primata koji nisu ljudi nakon fokusiranog ultrazvuka. Tretman isporučuje uputstva za lečenje neurodegeneracije, kao što je Parkinsonova bolest. U teoriji, moždane ćelije će apsorbovati gene, a zatim napraviti proteine koji obnavljaju funkciju mozga ili blokiraju neželjenu aktivnost u određenom regionu mozga. Pokazalo se da princip efikasno funkcioniše i kod glodara, a još neobjavljeni rezultati bi bili prvi koji pokazuju da je to slučaj i kod majmuna.

Međutim, ljudima ne treba prerano davati nadu. Fokusirani ultrazvuk za neurodegenerativne bolesti nije tako efikasan kao za rak. U slučaju raka, lekari imaju mnogo jasniju ideju o tome gde da daju lekove. Ovo nije slučaj sa bolestima kao što su Parkinsonova bolest i ALS, gde istraživači još uvek pokušavaju da otkriju koji delovi mozga su pogođeni i kako.

Velika potražnja

Međutim, za mnoge stručnjake i pacijente, odobreni fokusirani ultrazvučni tretmani neće stići dovoljno brzo. Uzmite u obzir efekte Alchajmerove bolesti i srodnih oblika demencije koje pogađaju 57 miliona ljudi širom sveta, a očekuje se da će se broj utrostručiti do 2050. godine. Neki istraživači spekulišu da je to zato što lekovi ne dospevaju u mozak u adekvatnim koncentracijama. Primena visokih doza na konvencionalne načine zahtevala bi potencijalno toksične doze. Očigledna prednost fokusiranog ultrazvuka je da bi i manje količine bile efikasne, pošto je doza usmerena na mozak.

Iako ove aplikacije ciljaju na bolesti koje obično pogađaju starije ljude, postoje i druge koje bi imale koristi od ovog novog načina davanja lekova. U Kolumbiji, Konofagou je koristila ovu tehnologiju za lečenje pedijatrijskih pacijenata sa smrtonosnim oblikom raka mozga koji se zove difuzni srednji gliom. Ova vrsta tumora na mozgu pogađa malu decu i fatalna je u roku od godinu dana od dijagnoze. Pred njom je bio izazov da tehnologiju učini dostupnijom.

Za Batlerovu proceduru u Torontu, lekari su dizajnirali tretman tako da precizno isporuče lekove do onoga što je ostalo od njegovog tumora, štedeći obližnje tkivo. Pre primene terapije, Lipsman je sedeo u kontrolnoj sobi kako bi napravio trodimenzionalnu mapu Batlerovog mozga visoke rezolucije i odredio gde želi da otvori krvno-moždanu barijeru za ciljanu hemoterapiju.

Tim je zatim pratio veoma koordiniran niz događaja. Batler je progutao pilulu za hemoterapiju 45 minuta nakon zahvata. Kada je hemoterapija dostigla maksimalnu koncentraciju u krvotoku, tehničari su intravenozno ubrizgali mikroskopske mehuriće ispunjene gasom. Ovi mehurići su manji od crvenih krvnih zrnaca apsorbuju ultrazvučnu energiju i bezopasno prolaze kroz telo.

U narednih 90 sekundi, Lipsman je usmerio fokusirani ultrazvučni šlem kako bi isporučio ciljanu energiju do tačnog mesta veličine jajeta u Batlerovom mozgu. Ultrazvučni talasi su doveli do brzog širenja i skupljanja mikromehurića, labaveći čvrste spojeve krvno-moždane barijere i otvarajući prolaze kroz koje molekuli leka mogu da prođu i dođu u direktan kontakt sa tumorom.

Nestrpljiva nedostatka finansijskih sredstava i pristupa MRI-u, Konofagou je razvila prenosivi neuronavigacioni sistem koji se ne oslanja na MRI kako bi usmeravao fokusirani ultrazvuk za otvaranje krvno-moždane barijere. Ona je osmislila jednostavnije rešenje. Koristila je postojeće MRI slike kako bi pronašla metu, a zatim otvorila barijeru ultrazvučnim talasima iz ručnog uređaja. Ovaj metod ne nudi tako preciznu kontrolu kao sistemi vođeni MRI, ali funkcioniše.

Kulervo Hininen, medicinski fizičar sa Univerziteta u Torontu koji je bio pionir u upotrebi MRI i fokusiranog ultrazvuka vođenog mikromehurićem, takođe razvija sofisticiraniju i prilagodljiviju fokusiranu ultrazvučnu kacigu sledeće generacije koja će moći da se koristi bez vremenskih navođenja.

Kaciga za višekratnu upotrebu će smanjiti troškove vođenja slike na oko 500 dolara (472 evra) za čitav niz tretmana, u poređenju sa trenutnim troškovima od oko 1.000 dolara (945 evra) po sesiji, procenjuje on. Sa novim tehnološkim napretkom, pacijenti će možda moći da se podvrgnu tretmanima u udobnosti svojih domova. "To je dugoročni san", kaže Hininen, koji je i potpredsednik kompanije za istraživanje i inovacije Sunnybrook. On misli da će se to destiti u narednih pet godina.

Prilika koju vredi iskoristiti

Suočeni sa tolikim očekivanjima, nekoliko timova već radi na usavršavanju fokusirane ultrazvučne tehnologije. Insightec, sponzor Health Canada of Sunnybrook, trenutno proizvodi jedan od najčešće korišćenih fokusiranih ultrazvučnih uređaja za otvaranje krvno-moždane barijere. Lipsman kaže da kompanija razvija načine da tretman učini podnošljivijim za pacijente, na primer, eliminisanje potrebe za brijanjem glave i zabadanje iglica u lobanju.

U februaru je prošlo godinu dana, minimalno vreme koje se očekivalo da će Majkl Batler preživeti od trenutka kada mu je postavljena dijagnoza 2021. godine. Maksimum koji mu je dat (18 meseci) navršava se u avgustu. On maksimalno koristi svaki minut. Nakon poslednjeg fokusiranog ultrazvučnog tretmana u oktobru 2021. godine, on i njegova supruga Valeri krenuli su na epsku vožnju vozom kroz kanadske Stenovite planine kako bi proslavili petnaestu godišnjicu braka.

U martu 2022, nakon što su snimci pokazali zabrinjavajuće novo tkivo u istoj oblasti tretiranoj hemoterapijom, gde se nalazio i Batlerov originalni tumor, odmah je podvrgnut još jednoj operaciji. Laboratorijski rezultati su pružili ogromno olakšanje. Bilo je to samo ožiljak.

Ovaj sanjar, kako samog sebe opisuje, kaže da se dobrovoljno prijavio za ova ponekad naporna klinička ispitivanja (koja mu ništa ne garantuju) kako bi mogao da provede više vremena sa svojom decom i unucima. Uradio je to i zbog Valeri i za sva skijanja i vožnje Harli dejvidsona koja su planirali. "Biću laboratorijski miš", kaže on i dodaje da se nada da će biti još kliničkih ispitivanja ultrazvuka u kojima će moći da učestvuje. "Iskoristiću svaku priliku koja mi se ukaže."