L’epilessia, e le convulsioni che l’accompagnano, possono avere un’origine genetica o possono verificarsi in seguito a una lesione cerebrale o un ictus. Qualunque sia la causa, le convulsioni colpiscono 50 milioni di persone in tutto il mondo, e un allarmante 15 milioni di questi individui non hanno un trattamento efficace per la loro condizione. Inoltre, molte terapie disponibili hanno effetti collaterali debilitanti che impediscono ai pazienti di condurre una vita normale.
Using Light to Quiet a Seizure
Jeanne Paz, PhD, un assistente ricercatore presso i Gladstone Institutes, sta cercando di cambiare questa difficile realtà. In uno studio innovativo pubblicato su Nature Neuroscience, la dottoressa Paz ha usato un potente strumento di ricerca chiamato optogenetica per fermare un attacco non appena inizia, aprendo la porta a terapie alternative.
Con l’optogenetica, gli scienziati possono accendere o spegnere cellule appositamente modificate nel cervello semplicemente facendo brillare una luce nella regione. Mentre questa tecnica è attualmente disponibile solo in modelli animali, fornisce un’importante finestra nel cervello in generale, rivelando i ruoli delle diverse cellule e identificando potenziali nuovi obiettivi per i trattamenti farmacologici negli esseri umani.
Nello studio sull’epilessia, la dottoressa Paz ha usato l’optogenetica in un modello di topo per ridurre al silenzio le cellule cerebrali iperattive che causano le crisi, tagliando gli attacchi brevi. Per fare ciò, ha usato un elettroencefalografo (EEG) per rilevare un attacco appena iniziato. L’EEG ha poi fatto accendere una luce nel cervello del topo, bloccando immediatamente l’attività anormale delle cellule.
“Questa è stata la prima dimostrazione che abbiamo potuto fermare un attacco in tempo reale”, dice il dottor Paz. “Interrompendo un attacco al momento del suo inizio, possiamo impedire che si sviluppi e si diffonda in altre parti del cervello.”
Targeting Choke Points nel cervello
La dottoressa Paz ha usato un altro approccio unico nel suo studio. Invece di concentrarsi sulla parte della corteccia dove è iniziato il sequestro, ha trattato le cellule a valle in una zona chiamata talamo. Il talamo agisce come una sorta di stazione di rilancio nel cervello, ricevendo input dalla corteccia e proiettando i segnali verso le diverse regioni. Il Dr. Paz pensa che il talamo possa servire come un “punto di arresto” per le crisi corticali e che prendere di mira quest’area possa fermare l’attività cerebrale anormale prima che si diffonda ulteriormente.
“L’inizio di una crisi è incredibilmente veloce e quasi impossibile da prendere”, spiega il Dr. Paz. “Ma da lì impegna una rete su larga scala, e molte aree cerebrali diverse vengono coinvolte. Quindi, invece di concentrarsi sull’origine della crisi, che potremmo non identificare in tempo, proponiamo di andare dopo un punto strategico nella rete – un punto di arresto che può tagliare l’attività anormale.”
Al momento, il dottor Paz sta testando questo metodo nelle epilessie corticali che derivano da una lesione cerebrale traumatica o un ictus. Tuttavia, spera che la teoria del choke point si riveli utile anche nelle epilessie che hanno origine in aree diverse del cervello, come l’epilessia del lobo temporale, che è più probabile che abbia una causa genetica. Il prossimo passo è quello di trovare punti di arresto per altri tipi di disturbi epilettici e vedere se hanno lo stesso effetto potente.
Mentre potrebbe sembrare controintuitivo per trattare una parte sana del cervello, il dottor Paz dice che con optogenetica il cervello è interessato solo quando un attacco sta accadendo. Questo riduce qualsiasi possibile effetto collaterale del trattamento. Al contrario, i farmaci per le convulsioni hanno un impatto cronico e globale sulla funzione del cervello, colpendo quasi tutte le aree del cervello tutto il tempo. Questo può portare a spiacevoli effetti collaterali, come letargia, vertigini e difficoltà di concentrazione.
“La bellezza dell’optogenetica è che non c’è alcun impatto negativo sulla normale attività cerebrale”, dice il dottor Paz. “Nel nostro modello di topo, la terapia non ha influenzato in alcun modo comportamenti come mangiare, dormire o muoversi.”
Tradurre la ricerca di base in trattamenti
Anche se l’optogenetica non è ancora possibile negli esseri umani, il dottor Paz ritiene che potremmo essere in grado di utilizzare terapie simili come la stimolazione cerebrale profonda per colpire una zona specifica in tempo reale per fermare un attacco. Inoltre, le intuizioni ottenute da questa ricerca possono anche aiutare gli scienziati a sviluppare nuovi farmaci che sono più selettivi per una particolare regione o tipo di cellule cerebrali.
“Gli studi che utilizzano l’optogenetica hanno la capacità di avere un enorme impatto sulla ricerca traslazionale”, dice. “Trattamenti migliori per l’epilessia miglioreranno la qualità della vita di milioni di persone”
.