Epilepsi og de anfald, der følger med den, kan have en genetisk oprindelse eller kan opstå efter en hjerneskade eller et slagtilfælde. Uanset hvad årsagen er, påvirker anfald 50 millioner mennesker på verdensplan, og foruroligende 15 millioner af disse personer mangler effektiv behandling for deres tilstand. Desuden har mange af de tilgængelige behandlinger invaliderende bivirkninger, som forhindrer patienterne i at leve et normalt liv.
Vejledning af lys til at dæmpe et anfald
Jeanne Paz, ph.d., assisterende forsker ved Gladstone Institutes, forsøger at ændre denne vanskelige virkelighed. I en banebrydende undersøgelse, der er offentliggjort i Nature Neuroscience, brugte Dr. Paz et kraftfuldt forskningsværktøj kaldet optogenetik til at stoppe et anfald, så snart det begynder, hvilket åbner døren for alternative behandlinger.
Med optogenetik kan forskerne tænde eller slukke for specielt modificerede celler i hjernen blot ved at lade et lys skinne på området. Selv om denne teknik i øjeblikket kun er tilgængelig i dyremodeller, giver den et vigtigt vindue ind i hjernen generelt – den afslører de roller, som forskellige celler spiller, og identificerer potentielle nye mål for lægemiddelbehandlinger hos mennesker.
I epilepsiundersøgelsen brugte Dr. Paz optogenetik i en musemodel til at lukke de hyperaktive hjerneceller, der forårsager anfald, ned, så anfaldene blev kortvarigt afbrudt. Hun brugte i den forbindelse en elektroencefalograf (EEG) til at registrere et anfald, så snart det begyndte. EEG’et udløste derefter et lys i musens hjerne, som straks blokerede cellernes unormale aktivitet.
“Dette var den første demonstration af, at vi kunne stoppe et anfald i realtid”, siger Dr. Paz. “Ved at afbryde et anfald på det tidspunkt, hvor det begynder, kan vi forhindre det i at udvikle sig og sprede sig til andre dele af hjernen.”
Targeting Choke Points in the Brain
Dr. Paz brugte en anden unik tilgang i sin undersøgelse. I stedet for at fokusere på den del af hjernebarken, hvor anfaldet startede, behandlede hun celler nedstrøms i et område kaldet thalamus. Thalamus fungerer som en slags relæstation i hjernen, der modtager input fra cortex og projicerer signaler tilbage ud til forskellige regioner. Dr. Paz mener, at thalamus kan fungere som et “kvælerpunkt” for kortikale anfald, og at en behandling af dette område kan standse den unormale hjerneaktivitet, før den spreder sig yderligere.
“Starten af et anfald er utrolig hurtig og næsten umulig at fange,” forklarer Dr. Paz. “Men derfra engagerer det et storstilet netværk, og mange forskellige hjerneområder bliver involveret. Så i stedet for at fokusere på anfaldets oprindelse, som vi måske ikke kan identificere i tide, foreslår vi at gå efter et strategisk punkt i netværket – et kvælerpunkt, der kan afbryde den unormale aktivitet.”
På nuværende tidspunkt afprøver Dr. Paz denne metode på kortikale epilepsier, der skyldes en traumatisk hjerneskade eller et slagtilfælde. Hun håber dog, at chokepoint-teorien også vil vise sig at være nyttig i forbindelse med epilepsier, der stammer fra andre områder af hjernen, som f.eks. epilepsi i tindingelappen, som er mere tilbøjelig til at have en genetisk årsag. Det næste skridt er at finde choke points for andre typer af anfaldsforstyrrelser og se, om de har den samme kraftige virkning.
Selv om det kan virke kontraintuitivt at behandle en sund del af hjernen, siger Dr. Paz, at med optogenetik påvirkes hjernen kun, når der sker et anfald. Dette reducerer eventuelle bivirkninger fra behandlingen. I modsætning hertil har medicin mod krampeanfald både en kronisk og global indvirkning på hjernefunktionen og påvirker næsten alle områder af hjernen hele tiden. Dette kan resultere i ubehagelige bivirkninger såsom sløvhed, svimmelhed og koncentrationsbesvær.
“Det smukke ved optogenetik er, at der ikke er nogen negativ indvirkning på den normale hjerneaktivitet”, siger Dr. Paz. “I vores musemodel påvirkede terapien på ingen måde adfærd såsom spisning, søvn eller bevægelse.”
Omsætning af grundforskning til behandlinger
Og selv om optogenetik endnu ikke er mulig på mennesker, mener Dr. Paz, at vi måske vil kunne bruge lignende terapier som dyb hjernestimulering til at målrette et specifikt område i realtid for at stoppe et anfald. Derudover kan indsigten fra denne forskning også hjælpe forskerne med at udvikle nye lægemidler, der er mere selektive over for et bestemt område eller en bestemt type hjernecelle.
“Undersøgelser, der anvender optogenetik, har mulighed for at få en enorm indvirkning på den translationelle forskning”, siger hun. “Bedre epilepsibehandlinger vil forbedre livskvaliteten for millioner af mennesker.”