Padaczka, i towarzyszące jej napady, może mieć podłoże genetyczne lub może wystąpić po urazie mózgu lub udarze. Niezależnie od przyczyny, napady dotykają 50 milionów ludzi na całym świecie, a alarmujące 15 milionów z nich nie jest skutecznie leczonych. Co więcej, wiele dostępnych terapii ma wyniszczające skutki uboczne, które uniemożliwiają pacjentom prowadzenie normalnego życia.
Using Light to Quiet a Seizure
Jeanne Paz, PhD, asystentka badacza w Gladstone Institutes, próbuje zmienić tę trudną rzeczywistość. W przełomowym badaniu opublikowanym w Nature Neuroscience, dr Paz użyła potężnego narzędzia badawczego zwanego optogenetyką do zatrzymania napadu drgawek zaraz po jego rozpoczęciu, otwierając drzwi dla alternatywnych terapii.
Z pomocą optogenetyki naukowcy mogą włączać lub wyłączać specjalnie zmodyfikowane komórki w mózgu po prostu świecąc światłem w dany region. Chociaż technika ta jest obecnie dostępna tylko w modelach zwierzęcych, stanowi ważne okno do mózgu ogólnie – ujawniając role różnych komórek i identyfikując potencjalne nowe cele dla leczenia farmakologicznego u ludzi.
W badaniu nad padaczką dr Paz wykorzystała optogenetykę w modelu mysim, aby wyciszyć nadaktywne komórki mózgowe, które powodują napady, skracając ataki. Aby to zrobić, użyła elektroencefalografu (EEG) do wykrycia napadu tak szybko, jak się zaczął. EEG następnie uruchomiło światło w mózgu myszy, natychmiast blokując nieprawidłową aktywność komórek.
„To była pierwsza demonstracja, że możemy zatrzymać napad w czasie rzeczywistym”, mówi dr Paz. „Przerywając napad w momencie jego wystąpienia, możemy zapobiec jego rozwojowi i rozprzestrzenianiu się na inne części mózgu.”
Celowanie w punkty krytyczne w mózgu
Dr Paz zastosowała w swoim badaniu jeszcze jedno unikalne podejście. Zamiast skupiać się na części kory mózgowej, w której zaczynał się napad, leczyła komórki znajdujące się niżej w obszarze zwanym wzgórzem. Wzgórze działa jak rodzaj stacji przekaźnikowej w mózgu, otrzymując dane wejściowe z kory mózgowej i wysyłając sygnały z powrotem do różnych regionów. Dr Paz uważa, że wzgórze może służyć jako „punkt zaczepienia” dla napadów korowych, a ukierunkowanie na ten obszar może zatrzymać nieprawidłową aktywność mózgu, zanim rozprzestrzeni się ona dalej.
„Początek napadu jest niewiarygodnie szybki i prawie niemożliwy do uchwycenia”, wyjaśnia dr Paz. „Ale od tego momentu angażuje on sieć na dużą skalę i wiele różnych obszarów mózgu staje się zaangażowanych. Zamiast więc skupiać się na pochodzeniu napadu, którego możemy nie zidentyfikować na czas, proponujemy udać się do strategicznego punktu w sieci – punktu blokady, który może odciąć nieprawidłową aktywność.”
Obecnie dr Paz testuje tę metodę w padaczkach korowych, które są wynikiem urazowego uszkodzenia mózgu lub udaru. Ma ona jednak nadzieję, że teoria punktu dławiącego okaże się również korzystna w padaczkach wywodzących się z innych obszarów mózgu, takich jak padaczka płata skroniowego, która częściej ma podłoże genetyczne. Następnym krokiem jest znalezienie punktów uchwytu dla innych rodzajów zaburzeń napadowych i sprawdzenie, czy mają one tak samo silny efekt.
Choć leczenie zdrowej części mózgu może wydawać się sprzeczne z intuicją, dr Paz mówi, że dzięki optogenetyce mózg jest uszkadzany tylko wtedy, gdy ma miejsce napad. Zmniejsza to ewentualne skutki uboczne leczenia. Z kolei leki napadowe mają zarówno przewlekły, jak i globalny wpływ na funkcjonowanie mózgu, oddziałując przez cały czas na prawie wszystkie jego obszary. Może to powodować nieprzyjemne skutki uboczne, takie jak senność, zawroty głowy i trudności z koncentracją.
„Piękno optogenetyki polega na tym, że nie ma ona negatywnego wpływu na normalną aktywność mózgu” – mówi dr Paz. „W naszym modelu mysim terapia nie wpłynęła w żaden sposób na zachowania takie jak jedzenie, sen czy poruszanie się.”
Przekładanie badań podstawowych na leczenie
Aczkolwiek optogenetyka nie jest jeszcze możliwa u ludzi, dr Paz uważa, że możemy być w stanie wykorzystać podobne terapie, takie jak głęboka stymulacja mózgu, aby w czasie rzeczywistym wycelować w konkretny obszar i zatrzymać napad. Dodatkowo, spostrzeżenia uzyskane dzięki tym badaniom mogą również pomóc naukowcom w opracowaniu nowych leków, które będą bardziej selektywne dla konkretnego regionu lub typu komórek mózgowych.
„Badania wykorzystujące optogenetykę mają możliwość wywarcia ogromnego wpływu na badania translacyjne” – mówi. „Lepsze leczenie padaczki poprawi jakość życia milionów ludzi.”
.