Epilepsia ja siihen liittyvät kohtaukset voivat olla geneettistä alkuperää tai ne voivat ilmetä aivovamman tai aivohalvauksen seurauksena. Olipa syy mikä tahansa, kohtaukset koskettavat 50 miljoonaa ihmistä maailmanlaajuisesti, ja hälyttävällä tavalla 15 miljoonalla näistä henkilöistä ei ole tehokasta hoitoa sairauteensa. Lisäksi monilla saatavilla olevilla hoidoilla on heikentäviä sivuvaikutuksia, jotka estävät potilaita viettämästä normaalia elämää.
Valon käyttäminen kohtauksen rauhoittamiseen
Tohtori, tohtori Jeanne Paz, apulaistutkija Gladstone Institutesissa, yrittää muuttaa tätä vaikeaa tilannetta. Nature Neuroscience -lehdessä julkaistussa uraauurtavassa tutkimuksessa tohtori Paz käytti optogenetiikaksi kutsuttua tehokasta tutkimustyökalua pysäyttääkseen kohtauksen heti sen alkaessa, mikä avaa oven vaihtoehtoisille hoitomuodoille.
Optogenetiikan avulla tiedemiehet pystyvät käynnistämään tai sammuttamaan erityisesti muokattuja aivosoluja vain valaisemalla aluetta. Vaikka tämä tekniikka on tällä hetkellä käytettävissä vain eläinmalleissa, se tarjoaa tärkeän ikkunan aivoihin yleensä – se paljastaa eri solujen roolit ja tunnistaa mahdollisia uusia lääkehoitojen kohteita ihmisillä.
Epilepsiatutkimuksessa tohtori Paz käytti optogenetiikkaa hiirimallissa hiljentääkseen kouristuskohtauksia aiheuttavia hyperaktiivisia aivosoluja ja katkaistakseen kohtaukset lyhyeen. Tätä varten hän käytti elektroenkefalografia (EEG) havaitakseen kohtauksen heti sen alettua. Sen jälkeen EEG käynnisti hiiren aivoissa valon, joka pysäytti välittömästi solujen epänormaalin toiminnan.
”Tämä oli ensimmäinen osoitus siitä, että pystyimme pysäyttämään kohtauksen reaaliajassa”, Paz sanoo. ”Keskeyttämällä kohtauksen sen puhkeamishetkellä voimme estää sen kehittymisen ja leviämisen muihin aivojen osiin.”
Kohdistamalla aivojen kuristuspisteet
Tohtori Paz käytti tutkimuksessaan toista ainutlaatuista lähestymistapaa. Sen sijaan, että hän olisi keskittynyt aivokuoren siihen osaan, jossa kohtaus alkoi, hän hoiti soluja alempana alueella, jota kutsutaan talamukseksi. Talamus toimii aivoissa eräänlaisena releasemana, joka vastaanottaa syötteitä aivokuorelta ja lähettää signaaleja takaisin eri alueille. Tohtori Paz uskoo, että talamus voi toimia ”kuristuspisteenä” aivokuoren kohtauksille, ja kohdistamalla toiminta tähän alueeseen voidaan pysäyttää epänormaali aivotoiminta ennen kuin se leviää laajemmalle.
”Kohtauksen alku on uskomattoman nopea ja sitä on lähes mahdotonta saada kiinni”, kertoo tohtori Paz. ”Mutta siitä eteenpäin se kytkeytyy laajamittaiseen verkostoon, ja monet eri aivoalueet tulevat mukaan. Sen sijaan, että keskittyisimme kohtauksen alkulähteeseen, jota emme ehkä pysty tunnistamaan ajoissa, ehdotamme, että etsimme verkon strategista pistettä – kuristuspistettä, joka voi katkaista epänormaalin toiminnan.”
Tohtori Paz testaa tätä menetelmää parhaillaan aivokuoren epilepsioissa, jotka ovat seurausta traumaattisesta aivovammasta tai aivohalvauksesta. Hän kuitenkin toivoo, että kuristuspisteen teoria osoittautuu hyödylliseksi myös epilepsioissa, jotka saavat alkunsa aivojen eri alueilta, kuten ohimolohkoepilepsiassa, jolla on todennäköisemmin geneettinen syy. Seuraavaksi pyritään löytämään kuristuspisteitä muuntyyppisille kouristushäiriöille ja selvittämään, onko niillä yhtä voimakas vaikutus.
Vaikka saattaa tuntua intuition vastaiselta hoitaa tervettä aivojen osaa, tohtori Paz sanoo, että optogenetiikan avulla aivoihin vaikutetaan vain silloin, kun kohtaus tapahtuu. Tämä vähentää hoidon mahdollisia sivuvaikutuksia. Sitä vastoin kohtauslääkkeillä on sekä krooninen että maailmanlaajuinen vaikutus aivojen toimintaan, ja ne vaikuttavat lähes kaikkiin aivojen alueisiin koko ajan. Tämä voi johtaa epämiellyttäviin sivuvaikutuksiin, kuten uneliaisuuteen, huimaukseen ja keskittymisvaikeuksiin.
”Optogenetiikan kauneus on siinä, että sillä ei ole negatiivista vaikutusta aivojen normaaliin toimintaan”, sanoo tohtori Paz. ”Hiirimallissamme terapia ei vaikuttanut millään tavalla käyttäytymiseen, kuten syömiseen, nukkumiseen tai liikkumiseen.”
Translating Basic Research into Treatments
Vaikka optogenetiikka ei ole vielä mahdollista ihmisillä, tohtori Paz uskoo, että voimme ehkä käyttää samankaltaisia terapioita, kuten syväaivostimulaatiota, kohdistamaan tietylle alueelle tosiaikaisesti kohtauksen pysäyttämiseksi. Lisäksi tästä tutkimuksesta saadut oivallukset voivat auttaa tutkijoita kehittämään uusia lääkkeitä, jotka kohdistuvat valikoivammin tiettyyn alueeseen tai aivosolutyyppiin.
”Optogenetiikkaa hyödyntävillä tutkimuksilla voi olla valtava vaikutus translaatiotutkimukseen”, hän sanoo. ”Paremmat epilepsialääkkeet parantavat miljoonien ihmisten elämänlaatua.”