गैर-सर्जिकल उपचार लक्षित दौरे पर नियंत्रण का वादा दिखाता है।

राइस यूनिवर्सिटी के बायोइंजीनियरों ने एक पशु मॉडल में दौरे से संबंधित मस्तिष्क सर्किट को शांत करने के लिए एक गैर-सर्जिकल तरीका प्रदर्शित किया है। टीम ने हिप्पोकैम्पस में रक्त-मस्तिष्क बाधा (बीबीबी) को संक्षेप में खोलने के लिए कम तीव्रता वाले केंद्रित अल्ट्रासाउंड का उपयोग किया, केवल उस क्षेत्र में एक इंजीनियर जीन थेरेपी प्रदान की और बाद में एक मौखिक दवा के साथ ऑन-डिमांड “डिमर स्विच” फ़्लिप किया।

शोध से पता चलता है कि एक बार की, लक्षित प्रक्रिया मस्तिष्क के ऑफ-टारगेट क्षेत्रों को प्रभावित किए बिना एक विशिष्ट मस्तिष्क क्षेत्र को संशोधित कर सकती है। यह है प्रकाशित में और के कवर पर चित्रित किया गया एसीएस रासायनिक तंत्रिका विज्ञान,

बायोइंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर और राइस न्यूरोइंजीनियरिंग इनिशिएटिव के सदस्य, अध्ययन प्रमुख जेरज़ी स्ज़ाब्लोव्स्की ने कहा, “कई न्यूरोलॉजिकल रोग मस्तिष्क में एक विशेष स्थान पर अतिसक्रिय कोशिकाओं द्वारा संचालित होते हैं।” “हमारा दृष्टिकोण उस थेरेपी का लक्ष्य रखता है जहां इसकी आवश्यकता होती है और जब आपको इसकी आवश्यकता होती है तो आपको इसे नियंत्रित करने की सुविधा मिलती है, सर्जरी के बिना और स्थायी प्रत्यारोपण के बिना।”

एटीएसी विधि मस्तिष्क सर्किट को कैसे लक्षित करती है

यह कार्य स्ज़ाब्लोस्की और उनकी टीम द्वारा किए गए लगभग एक दशक के नवाचार पर आधारित है। समूह का ध्वनिक रूप से लक्षित रसायन विज्ञान (एटीएसी) विधि अल्ट्रासाउंड, जीन थेरेपी और केमोजेनेटिक्स को जोड़ती है – एक ऐसी तकनीक जो चयनित न्यूरॉन्स को इंजीनियर रिसेप्टर्स से लैस करती है ताकि उन्हें एक विशिष्ट दवा द्वारा सक्रिय या चुप कराया जा सके – एक उपकरण में जो सर्जरी के बिना मस्तिष्क सर्किट पर सटीक नियंत्रण संभव बनाता है।

एटीएसी प्रक्रिया में, शोधकर्ताओं ने पहले सूक्ष्म गैस से भरे बुलबुले को रक्तप्रवाह में इंजेक्ट किया। जब कम तीव्रता वाली अल्ट्रासाउंड तरंगों को हिप्पोकैम्पस पर निर्देशित किया गया, तो माइक्रोबबल्स रक्त वाहिका की दीवारों के खिलाफ धीरे से दोलन करने लगे, जिससे बीबीबी में अस्थायी, नैनोमीटर-स्केल के उद्घाटन हुए। ये छिद्र रक्त कोशिकाओं की तुलना में सैकड़ों गुना छोटे थे, इस प्रकार उनके मार्ग में बाधा डालते थे, लेकिन इतने बड़े थे कि स्ज़ाब्लोव्स्की प्रयोगशाला द्वारा विकसित इंजीनियर जीन डिलीवरी वैक्टर लक्षित मस्तिष्क ऊतक में प्रवेश कर सकें। कुछ ही घंटों में छिद्र स्वाभाविक रूप से बंद हो गए, जिससे बीबीबी बरकरार रही।

इंजीनियर किए गए वैक्टर ने एक निरोधात्मक केमोजेनेटिक रिसेप्टर, एक प्रकार का आणविक “डिमर स्विच” बनाने के निर्देश दिए, जो न्यूरॉन्स को “शांत” जब्ती-उत्प्रेरण गतिविधि के लिए बाद में दी जाने वाली दवा के प्रति उत्तरदायी बनाता है।

“हिप्पोकैम्पस को सटीक रूप से लक्षित करके, हम अति सक्रियता को कम कर सकते हैं जहां यह महत्वपूर्ण है और मस्तिष्क के बाकी हिस्सों को अछूता छोड़ सकते हैं,” राइस में बायोइंजीनियरिंग डॉक्टरेट छात्र होंगहाओ ली, जो अध्ययन के पहले लेखक हैं, ने कहा।

परिणाम पुष्टि करते हैं कि एटीएसी न्यूनतम आक्रामक प्रक्रिया और एक सरल प्रणालीगत दवा का उपयोग करके लक्ष्य मस्तिष्क सर्किट पर सटीक नियंत्रण प्राप्त कर सकता है। क्योंकि केंद्रित अल्ट्रासाउंड बीबीबी ओपनिंग और वायरल वेक्टर-आधारित जीन डिलीवरी दोनों पहले से ही नैदानिक ​​​​अध्ययन में आगे बढ़ रहे हैं, यह विधि मिर्गी और अन्य न्यूरोलॉजिकल विकारों के लिए लक्षित उपचार के विकास में तेजी ला सकती है।

व्यापक निहितार्थ और भविष्य की दिशाएँ

हिप्पोकैम्पस प्रयोग स्ज़ाब्लोस्की के समूह के लिए एक मील का पत्थर है, जिसने पहले दिखाया है कि बड़े मस्तिष्क खंडों में जीन थेरेपी कैसे प्रदान की जाती है, छोटे आकार में लक्षित मस्तिष्क क्षेत्र और यहां तक ​​कि व्यक्तिगत न्यूरोनल कनेक्शन,

फोकस्ड अल्ट्रासाउंड का उपयोग विशिष्ट मस्तिष्क क्षेत्रों से आणविक संकेतों को पुनर्प्राप्त करने के लिए भी किया जा सकता है: स्ज़ाब्लोव्स्की प्रयोगशाला की एक संबंधित तकनीक जिसे इंसोनेशन (आरईएमआईएस) के माध्यम से मार्करों की पुनर्प्राप्ति के रूप में जाना जाता है, केवल इंसोनेटेड क्षेत्र से इंजीनियर या प्राकृतिक प्रोटीन को रक्तप्रवाह में जारी कर सकती है, जिससे शोधकर्ताओं को आक्रामक जांच के बिना जीन गतिविधि की निगरानी करने की अनुमति मिलती है। तकनीक ने टेक्सास मेडिकल सेंटर के भागीदारों के साथ एक नैदानिक ​​​​परीक्षण को जन्म दिया, जिसमें बायलर कॉलेज ऑफ मेडिसिन और टेक्सास विश्वविद्यालय के एमडी एंडरसन कैंसर सेंटर के शोधकर्ता शामिल थे।

“ये प्रौद्योगिकियाँ एक दूसरे की पूरक हैं,” स्ज़ाब्लोस्की ने कहा। “अल्ट्रासाउंड हमें उपचार प्रदान करने, इच्छित न्यूरॉन्स को नियंत्रित करने और फिर हमारे द्वारा लक्षित सटीक सर्किट में प्रभावों को मापने की सुविधा देता है। हमारा लक्ष्य एक ऐसा मंच बनाना है जो किसी भी मस्तिष्क क्षेत्र तक सुरक्षित रूप से पहुंच सके, किसी भी आनुवंशिक पेलोड को सटीक रूप से वितरित कर सके और चिकित्सकों को मांग पर इसे नियंत्रित करने दे। इस तरह की बहुमुखी प्रतिभा मस्तिष्क उपचार विकसित करने के बारे में हमारे सोचने के तरीके को बदल सकती है।”