超声方法在帕金森氏早期阶段恢复大脑中的多巴胺能通路

虽然有数千种药物可用于治疗各种脑疾病，从抑郁症到精神分裂症，但它们无法穿透血脑屏障(BBB)进入大脑。保护大脑免受可能存在于血液中的病原体的BBB也阻止大多数药物进入脑功能组织，实质，这是治疗所有脑疾病(包括帕金森病等神经退行性疾病)的众所周知的挑战和老年痴呆症。

由Elisa Konofagou，Robert和Margaret Hariri生物医学工程教授和哥伦比亚工程学院放射学(物理学)教授领导的团队一直在开发一种新技术，可以开辟新方法，促进靶向药物输送到大脑并使药物能够更加局部地治疗脑部疾病。研究人员使用经颅，聚焦超声和静脉注射微泡进入BBB，进行局部和瞬时开放，使药物可逆地和非侵入地穿过BBB。专注于帕金森病，与哥伦比亚大学欧文医学中心神经病学系的Serge Przedborski小组合作，他们发现跨BBB的蛋白质递送和基因传递可部分恢复多巴胺能通路，

“我们在大脑中发现了行为和解剖神经元的改善，”领导这项研究的Konofagou说，他于4月4日在线发表了受控释放杂志，并于6月10日发布。“这是有史以来第一次能够在帕金森病的早期阶段用可用的药物恢复多巴胺能通路。我们能够在改善神经元功能的同时抑制神经变性的快速进展。我们希望我们的研究能为早期治疗中枢神经系统疾病开辟新的治疗途径。“

该团队针对早期帕金森病和阿尔茨海默病(如壳核和海马)的大脑区域。他们为研究开发的工具是一种使用神经导航系统实时指导治疗的设备。美国食品药品管理局刚刚为该团队指定了一个研究设备豁免(IDE)，以便在临床试验中使用该设备来测试其在阿尔茨海默病患者中的安全性。

“神经外科医生一直使用这种系统来指导他们进行神经外科手术，”Konofagou实验室的副研究员Antonios Pouliopoulos说，他致力于临床神经导航系统的开发。“我们小组刚用超声换能器取代了手术器械，以执行我们的非侵入性手术。”

Konofagou的超声弹性和成像实验室是美国唯一获得FDA批准用于超声辅助，血脑屏障开放的学术实验室。其他进行类似研究的团体要么使用纳米粒子来促进药物输送，要么需要MRI来指导手术。Konofagou的方法是独立于MRI的，不需要任何纳米粒子。

她的设备是一种单元件换能器，比使用MRI引导的当前头盔形状的1024元件换能器系统小得多，速度快且便宜。由于Konofagou的系统是便携式的，医生将能够在医院的任何地方治疗患者，并且将来甚至可以在患者家中治疗。治疗可以在不到30分钟内完成，相比之下，MRI引导治疗需要3到4个小时，并且实时监控，这是新设备的一个独特功能。成本是MRI引导头盔的10倍。该设备的首次试验将与阿尔茨海默病患者一起进行，之后Konofagou计划与帕金森病患者合作。

便携式超声系统，用于人体内有针对性和非侵入性的血脑屏障。该系统最近被FDA批准用于六名美国阿尔茨海默病患者的超声治疗。该图像归功于Antonios Pouliopoulos /哥伦比亚工程公司。

Konafagou最近赢得了一项为期四年250万美元的NIH拨款，用于使用类似的深部脑刺激装置，旨在揭示超声激发神经元的机制，并监测人类受试者的揭幕机制。此外，她还将荣获今年7月在柏林举办的2019年医学和生物学学会技术成就奖，以表彰她“在超声成像和治疗领域的杰出和开拓性贡献，以及它们在心血管疾病诊断中的应用和临床转化。疾病，肿瘤诊断和治疗以及脑药物输送和刺激。“

“我们都有患有神经退行性疾病的亲人，”Konofagou补充说。“我的祖母已经患有痴呆症超过五年，所以我直接知道如何将一个简单的装置带到患者家中并提供更高质量的生活是至关重要的，特别是对于我们的快速生活人口老龄化。还有许多致命的疾病，如脑肿瘤，影响所有年龄段的人，目前还没有治愈方法。这就是为什么我们想把我们的研究如此迅速地带到诊所。“