موج جدید درمان بیماری آلزایمر | اخبار MIT

لی-هوی تسای، پروفسور Picower علوم اعصاب در MIT می‌گوید بیماری آلزایمر، بیماری مخوف و گیج‌کننده مغزی که بسیاری از افراد مسن را گرفتار می‌کند، ممکن است ناشی از مکانیسم‌های متفاوتی باشد که توسط عوامل ژنتیکی و سبک زندگی مختلف هدایت می‌شوند. او می‌گوید برای درک کامل چنین شرایطی، به جای تمرکز بر یک یا دو نوع سلول بیمار، باید مغز پیر را به عنوان یک سیستم مطالعه کنیم.

شرایط تخریب عصبی سال ها طول می کشد تا ایجاد شود، تا حدی به این دلیل که مغز یک اندام بسیار پلاستیکی است که راه های زیادی برای سازگاری دارد. Tsai می‌گوید: «اگر یک چیز اشتباه باشد، معمولاً سلول‌های عصبی ما می‌توانند راهی برای ادامه حفظ عملکرد مغز پیدا کنند. زمانی که کسی علائمی را نشان می‌دهد، مغز هیچ مکانیزم جبرانی برای پوشاندن این اختلال را تمام کرده است. همانطور که می توانید تصور کنید، این یک مشکل بسیار سیستماتیک است و بسیاری از چیزها اشتباه می شوند.

کار او با افزایش قدرت فرکانس خاصی از امواج مغزی ما منجر به رویکردی شگفت‌انگیز برای درمان آلزایمر شده است. این روش غیرتهاجمی در آزمایش‌های بالینی اولیه که هم توسط MIT و هم یک شرکت استارتاپی که توسط Tsai تأسیس شده است، به خوبی عمل کرده است.

Tsai، مدیر موسسه یادگیری و حافظه Picower، همچنین پروژه «miBrain» را برای ایجاد مدل‌های چند سلولی یکپارچه از مغز انسان، با تمام انواع اصلی سلول‌های مغزی در شبکه‌ای از رگ‌های خونی، رهبری می‌کند. مدل‌های miBrain به دنبال ارائه بازنمایی‌های واقعی‌تر از بافت مغز هستند که امکان آزمایش بهتر داروها را فراهم می‌کند – و در نهایت از درمان‌هایی پشتیبانی می‌کنند که برای هر بیمار شخصی‌سازی شده‌اند، که در miBrains ساخته شده از سلول‌های خودشان شناسایی می‌شوند. (بیماران می توانند سلول های پوستی را اهدا کنند که می توانند دوباره مهندسی شوند تا به سلول های مغز تبدیل شوند.) Tsai از شرکای تجاری بالقوه برای پیوستن به این تلاش بلندپروازانه استقبال می کند.

گرفتن موج گاما

مغز سلول های عصبی را به هم متصل می کند و از سلول هایی مانند آستروسیت ها و میکروگلیاها و عروق خونی حمایت می کند. Tsai می گوید: «در بیماری آلزایمر، همه این سلول ها مختل می شوند. “پس چگونه می توان همزمان از این همه سیستم های مختلف و سلول های مختلف مراقبت کرد؟” آزمایشگاه او مدت‌هاست روش‌های تحریکی را بررسی کرده است که می‌تواند چندین ناحیه و انواع سلول‌ها را در سراسر مغز درگیر کند.

دهه‌ها پیش، محققان کشف کردند که نوری که در فرکانس‌های خاصی در پستانداران ارائه می‌شود، می‌تواند سلول‌های عصبی مغز را تحریک کند تا همزمان، امواج مغزی ایجاد یا تقویت کنند.

Tsai و کریستوفر مور، عصب شناس MIT، این پدیده را در موش ها با یک فناوری آزمایشگاهی پیشرفته به نام اپتوژنتیک (که در ابتدا توسط محققان MIT Ed Boyden و Feng Zhang زمانی که در دانشگاه استنفورد بودند توسعه دادند) بررسی کردند. همکاران با موفقیت از اپتوژنتیک برای افزایش قدرت امواج گاما در مغز جوندگان استفاده کردند.

هانتر یاکارینو، دانشجوی فارغ التحصیل سابق تسای، این موضوع را پیگیری کرد تا ببیند آیا تقویت امواج گاما می تواند اثرات معناداری در مدل موش های مبتلا به آلزایمر ایجاد کند یا خیر. Iaccarino با همکاری Boyden و پروفسور MIT Emery Brown کشف کرد که افزایش امواج گاما با چرخه 40 چرخه در ثانیه از طریق تحریک نور سوسو می‌تواند به میزان قابل توجهی سطح پروتئین آمیلوئید را کاهش دهد که نشانگر اصلی آلزایمر است. شرکا این نتایج قابل توجه را در مجله منتشر کردند طبیعت در سال 2016

تسای می‌گوید: «ما متعاقباً متوجه شدیم که استفاده از تحریک صدای گاما همچنین می‌تواند سلول‌های عصبی مغز را درگیر کند و آنها را مجبور به شلیک در فرکانس گاما کند.

امواج طیف شگفت انگیزی از اثرات مفید در مدل های حیوانی ایجاد کردند. آزمایش‌ها همچنین نشان دادند که این اثر به بخش‌های کلیدی مغز، مانند قشر جلوی مغز، جایی که برنامه‌ریزی و استدلال می‌کنیم، و هیپوکامپ، جایی که خاطرات می‌سازیم، می‌رسد.

او می‌گوید: «امروز، نوع سلول به نوع سلول، سیستم به سیستم می‌رویم تا تمام مکانیسم‌های ممکن برای این اثر را بررسی کنیم. “اگر ما بدانیم که چگونه کار می کند، مردم مایل تر خواهند بود که واقعا آن را بپذیرند.”

قول در درمانگاه

آزمایشات بالینی اولیه درمان های موج گاما نتایج چشمگیری را نشان داده است.

در سال 2016، Tsai و Boyden از بنیانگذاران علمی Cognito Therapeutics بودند، استارت آپی که 93 میلیون دلار برای تجاری سازی فناوری امواج گاما جمع آوری کرده است. در جولای 2023، Cognito نتایج اولیه مثبتی را برای آزمایش فاز 2 دستگاه عینک‌مانند اختصاصی خود در میان بیماران مبتلا به آلزایمر در مراحل اولیه گزارش داد. شرکت کنندگان کاهش حجم مغز و کاهش قابل توجهی در کاهش عملکردی و شناختی را نشان دادند. Cognito با مطالعه فاز 3 که برای ثبت نام 500 بیمار طراحی شده است، پیش می رود.

در MIT، تسای و همکارانش همچنین یک کارآزمایی بالینی در مقیاس کوچک بر روی افراد در مراحل اولیه آلزایمر انجام دادند. محققان به جای دادن عینک به شرکت کنندگان، یک صفحه نور LED و استریو در خانه های آنها نصب کردند. تسای می گوید: «ما از دست دادن حجم مغز را کاهش دادیم و اتصال را افزایش دادیم. این مطالعه به دلیل بیماری همه گیر تعطیل شد، اما او و همکارانش اکنون آزمایش های بالینی را از سر می گیرند.

با وجود استفاده از دستگاه‌های بسیار متفاوت، آزمایش‌های Cognito و MIT مزایای مشابهی داشتند. تسای پیشنهاد می کند که دستگاه های موج گاما باید بسیار در دسترس تر و ایمن تر از داروهای موجود باشند. برخلاف داروهای آلزایمر که اخیراً توسط سازمان غذا و دارو (FDA) تأیید شده است، این درمان به تزریق های بسیار گران قیمت نیاز ندارد یا خطر تورم و خونریزی مغز را به همراه ندارد.

مدل سازی کل مغز خود با miBrain

تحقیقات موج گاما یکی از موضوعاتی است که در آزمایشگاه Tsai با هدف درک کل مغز پیر، با پیچیدگی‌های ژنتیکی آن، و استفاده از این درک برای شخصی‌سازی درمان‌های بیماری‌های عصبی است.

تسای می‌گوید: «می‌توانید بیماری آلزایمر را مانند سرطان سینه در نظر بگیرید: بسته به اینکه چه ژن‌هایی مختل می‌شوند، افراد درمان‌های مختلفی دریافت خواهند کرد. “من فکر می کنم این احتمالا برای سایر بیماری های دژنراتیو مانند پارکینسون صادق است.”

تیم او قصد دارد گام بزرگی در مدل سازی ساختارهای مغز انسان با پلتفرم miBrain بردارد، که اساساً تراشه های مغز چند سلولی ساخته شده با فناوری سلول های بنیادی است. (دانشمندان می‌توانند سلول‌های پوست انسان را بگیرند و آنها را وادار کنند که به سلول‌های بنیادی «پرتوان» تبدیل شوند، به این معنی که می‌توان آن‌ها را برای تبدیل شدن به سلول‌های مختلف مغز و رگ‌های خونی دوباره برنامه‌ریزی کرد. سپس آن سلول‌ها را می‌توان با هم کشت داد تا یک تقریب پیچیده از بافت مغز را تشکیل دهند.)

Tsai می‌گوید: «این سیستم miBrain شامل تمام انواع سلول‌های مختلف است که معمولاً در مغز می‌بینید. این امر ضروری است، زیرا سلول های مغز به صورت مجزا وجود ندارند. همه آنها با هم هستند و از طریق عوامل ترشح شده یا تماس سلول به سلول با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند و این بخش بسیار مهمی از نحوه حفظ سلامت و عملکرد آنها است.

سیستم یکپارچه miBrain هم تحقیقات اولیه و هم غربالگری دارو را تقویت می کند. به عنوان مثال، سد خونی مغزی از ورود بسیاری از مولکول ها به مغز جلوگیری می کند. او می گوید. ما می‌توانیم از این سد خونی مغزی در شرایط آزمایشگاهی برای آزمایش اینکه آیا یک ماده شیمیایی که یک بیماری مغزی را هدف قرار می‌دهد، حتی می‌تواند وارد مغز شود یا خیر، استفاده کنیم.

او اشاره می کند که FDA اخیراً تصمیم گرفته است که همیشه قبل از تأیید داروها برای آزمایش، به داده های آزمایش حیوانی نیاز ندارد. این حرکت نظارتی باید استفاده از مدل‌های in vitro مانند miBrain را برای آزمایش دارو تسریع کند.

با گذشت زمان، Tsai امیدوار است miBrain به یک پلت فرم ترجمه برای ارائه داروی دقیق تبدیل شود و درمان های فردی برای بیماری های مغزی را قادر می سازد. او می‌گوید: «ما می‌توانیم سلول‌های پوست شما را مجدداً به سلول‌های بنیادی برنامه‌ریزی کنیم و سپس می‌توانیم از سلول‌های شما یک مغز مغزی بسازیم». اگر به بیماری پارکینسون مبتلا هستید، ما می‌توانیم برخی از عوامل درمانی را آزمایش کنیم و ببینیم که miBrain شما چگونه پاسخ می‌دهد و سپس نحوه درمان شما را بیشتر بهینه کنیم.

او و همکارانش در MIT اکنون در حال راه اندازی یک مرکز miBrain هستند که هدف آن تقویت تحقیقات پزشکی پایه و ترجمه است.

با این حال، افزایش این مرکز کار آسانی نخواهد بود. او می‌گوید: «بزرگ‌ترین چالش نیروی انسانی است، زیرا تولید همه انواع سلول‌ها و سپس مونتاژ آن‌ها در miBrain بسیار کار بر است. “اگر بتوانیم با یک شرکت همکاری کنیم و این را با هم توسعه دهیم، بسیار مفید خواهد بود.”

MIT فرصت های فوق العاده ای برای چنین همکاری هایی ارائه می دهد. تسای می‌گوید: «من فکر می‌کنم MIT در بهترین موقعیت برای هدایت تحقیقات بیماری‌های مغزی است، زیرا ما افرادی را داریم که در رشته‌های خود پیشرو هستند و نه تنها تحقیقات مغز، بلکه مهندسی و هوش مصنوعی را انجام می‌دهند.» ما واقعاً امیدواریم که بتوانیم افراد – دانشمندان، مهندسان، سیاست‌گذاران و اقتصاددانان – را دور هم جمع کنیم تا به این موضوع پی ببریم. این آینده تحقیقات مغز است. ما به افرادی نیاز داریم که از رویکردهای بسیار متفاوتی برای همکاری با یکدیگر استفاده کنند.”