Onderzoekers hebben aangetoond dat een elektronisch apparaat epileptische aanvallen kan detecteren en beëindigen wanneer het wordt geïmplanteerd in de hersenen van muizen
Onze hersenen cellen die neuronen worden genoemd, prikkelen of remmen andere neuronen om hen heen om berichten te verzenden. Er is een delicaat evenwicht tussen neuronen die 'opwinden' en degenen die het doorgeven van berichten 'stoppen'. In de aandoening die epilepsie wordt genoemd - een chronische hersenaandoening die mensen van alle leeftijden en geslachten treft - beginnen neuronen in de hersenen te vuren en signaleren naar naburige neuronen om tegelijkertijd ook te vuren. Dit veroorzaakt een escalerend effect dat leidt tot disbalans tussen 'opwindende' en 'stoppende' activiteit. Men denkt dat de hoofdoorzaak van deze elektrische activiteit complexe chemische veranderingen zijn die in zenuwcellen optreden. Een aanval treedt op wanneer elektrische impulsen aan hun normale grenzen ontsnappen. Een aanval beïnvloedt het bewustzijn of de motorische controle van een persoon. Aanvallen zelf zijn geen ziekte, maar zijn tekenen van verschillende aandoeningen in de hersenen. Sommige aanvallen zijn niet merkbaar, maar sommige zijn invaliderend voor een persoon. Hoewel er verschillende soorten aanvallen zijn, wordt het bovenstaande type geassocieerd met epilepsie. Epilepsie is een van de meest voorkomende neurologische aandoeningen en er zijn wereldwijd ongeveer 50 miljoen mensen die eraan lijden. De meest voorkomende behandeling voor epilepsie is het gebruik van epileptisch geneesmiddelen zoals benzodiazepinen die niet alleen drastische bijwerkingen hebben, maar ook niet effectief zijn bij het voorkomen van aanvallen bij 30 procent van de epileptische patiënten. Mensen met epilepsie en hun families hebben te maken met stigmatisering en discriminatie die verband houden met deze ziekte, vooral in lage- en middeninkomenslanden.
Een team van Britse en Franse onderzoekers van de Universiteit van Cambridge, de École Nationale Supérieure des Mines en INSERM hebben een elektronisch apparaat laten zien dat, wanneer het in de hersenen van muizen werd geïmplanteerd, het eerste teken van een aanval kon detecteren. Na deze detectie was het in staat om een natuurlijke hersenstof in de hersenen af te geven, waardoor de aanval niet verder kon doorgaan. Hun innovatieve studie is gepubliceerd in Wetenschap gaat vooruit
Het elektronische apparaat is dun, zacht, flexibel en gemaakt van organisch films waardoor het goed kan communiceren met menselijk weefsel. Het is ook veilig, evenals minimale schade aan de hersenen. De elektrische eigenschappen hiervan organisch films maken ze bij uitstek geschikt voor medische toepassingen waarbij interactie met levend weefsel nodig is. De neurotransmitter of het medicijn in het apparaat richt zich op het beginpunt van de aanval en geeft daardoor neuronen het signaal om te stoppen met vuren. Hierdoor stopt de aanval. Een neurale sonde werd gebruikt om deze neurotransmitter naar het getroffen deel van de hersenen te transporteren. Deze sonde bevat een mini-ionenpomp en elektroden die de hersenactiviteit controleren op mogelijke aanvallen. Wanneer sonde-elektroden een neuraal signaal detecteren dat bij een aanval hoort, wordt de ionenpomp geactiveerd, die vervolgens een elektrisch veld creëert. Dit elektrische veld maakt medicijnbeweging door een ionenuitwisselingsmembraan mogelijk van een interne reserve naar buiten het elektronische apparaat door een proces dat elektroforese wordt genoemd en waarmee patiënten technisch gezien de dosering en timing van het neurotransmittermedicijn op een nauwkeurigere manier kunnen controleren. De exacte hoeveelheid vrij te geven medicijn kan worden gebaseerd op de sterkte van het elektrische veld. Deze innovatieve methode bepaalt ‘wanneer’ en ‘hoeveel’ medicijn er moet worden afgeleverd voor een specifieke patiënt. Het medicijn wordt geleverd zonder toegevoegde oplosmiddeloplossing, wat helpt bij het voorkomen van schade aan het omliggende weefsel. Het medicijn werkt efficiënt samen met cellen net buiten het apparaat. Onderzoekers ontdekten dat er slechts een kleine hoeveelheid medicijn nodig was om aanvallen te voorkomen, en deze hoeveelheid bedroeg niet meer dan 1 procent van het totale medicijn dat aanvankelijk aan het apparaat was toegevoegd. Dit is handig omdat het apparaat gedurende langere tijd niet hoeft te worden bijgevuld. Het medicijn dat in dit specifieke onderzoek werd gebruikt, was een natuurlijke neurotransmitter in ons lichaam en werd onmiddellijk na vrijgave naadloos geconsumeerd door natuurlijke ontwikkelingen in de hersenen. Dit suggereert dat de beschreven behandeling eventuele ongewenste bijwerkingen van geneesmiddelen zou moeten verminderen of zelfs uitroeien.
De studie moet uitgebreider worden uitgevoerd bij muizen om mogelijke bijwerkingen te meten en dan kan een overeenkomstige studie bij mensen worden uitgevoerd. Het kan nog wel even duren, misschien wel enkele jaren, voordat dit apparaat op de markt komt voor publiek gebruik. Ook moet worden onderzocht of een dergelijk apparaat aanvallen helemaal kan voorkomen. Als deze techniek slaagt, kan dit een revolutie teweegbrengen in de medicatie voor epilepsie en ook helpen bij andere soortgelijke ziekten. Er is hoop dat een vergelijkbare aanpak kan worden gebruikt voor een reeks andere neurologische aandoeningen, waaronder hersentumoren, beroertes en de ziekte van Parkinson.
***
{U kunt de originele onderzoekspaper lezen door op de DOI-link hieronder in de lijst met geciteerde bron(nen) te klikken}
Bron (nen)
Proctor CM et al. 2018. Elektroforetische medicijnafgifte voor beheersing van aanvallen. Wetenschap Advances. 4 (8). https://doi.org/10.1126/sciadv.aau1291
***
