İlacı Doğrudan Beyne Nakleden Çok İnce İğne!

Çeviren: Şule Selçuk        

Düzenleyen: Esranur Maral

Özet: Araştırmacılar kıl kadar ince iğneler içeren birçok tüpten oluşan bu cihazı kullanarak, ne kadar ilaç verildiğini ve nereye gittiğini muntazam bir şekilde takip ederek beynin derinliklerine bir ya da daha fazla ilaç verebilirler. Minyatürize edilmiş bu sistem beynin belirli bölgelerini etkileyen nörolojik hastalıkların tedavisinde kullanılabilir.

Giriş

MIT’teki araştırmacılar 1 milimetre küplük beyin bölgelerine küçük miktarlarda ilaç verilmesini sağlayan bir sistem geliştirdiler. Araştırmacılar böylelikle hedefe yönelik dozaj vermenin beynin geri kalanının normal işlevine müdahale etmeden, sadece beynin belirli kısımlarını etkileyen hastalıkların tedavisini mümkün kılacağını söylüyorlar.

Araştırmacılar, kıl kadar ince iğneler içeren birçok tüpten oluşan bu cihazı kullanarak, ne kadar ilaç verildiğini ve bu ilacın nereye gittiğini muntazam bir şekilde takip ederek beynin derinliklerine bir ya da daha fazla ilaç verebilirler. Farelerle yapılan bir çalışmada, hayvanların motor işlevlerini etkileyen hedefe yönelik ilaçlar verebildiler.

MIT’de Yardımcı Doçent olan ve Science Translational Medicine dergisinin 24 Ocak’ta çıkan sayısında makalenin başyazarı olan Canan Dağdeviren, “Şu an intravenöz (damar içinden) ya da ağızdan yapabildiğimizle karşılaştırıldığında, bu yöntemle çok küçük miktarlarda birden fazla ilacı enjekte edebiliriz ve ayrıca enjeksiyon yoluyla davranışsal değişiklikleri de manipüle edebiliriz.” dedi.

MIT’de David H. Koch Enstitüsünde Profesör olan ve makalenin kıdemli yazarı Robert Langer, “Bu küçük mikrofabrike cihazın biyofarmasotik ilaçları vermede ve beyindeki biyo algılamayı gerçekleştirmede yeni yollar sağlayacağı gibi beyin hastalıklarını anlamada da büyük bir etkisinin olacağına inanıyoruz.” dedi.

David H. Koch Enstitüsünde Malzeme Bilimi ve Mühendislik Departmanında Mühendislik Profesörü olan ve MIT’in Koch Enstitüsünde Bütünleyici Kanser Araştırmaları üyesi olan Michael Cima da bu makalenin kıdemli yazarlarından birisidir.

Hedefe Yönelik Eylem

Beyin hastalıklarını tedavi etmede kullanılan ilaçlar çoğunlukla nörotransmitter denilen beyin kimyasalları ile ya da nörotransmitterlerle etkileşen hücre reseptörleri ile etkileşime girerler. Örneğin Parkinson hastalığını tedavi etmede kullanılan bir dopamin prekürsörü olan l-dopa ve depresyon hastalarının serotonin seviyelerini arttırmak için kullanılan Prozac ilacı verilebilir. Ancak bu ilaçlar beynin her tarafına etki ettikleri için bunların yan etkileri de olabilir.

Cima, “Merkezi sinir sistemi ilaçları ile ilgili sorunlardan birisi onların özel olmamasıdır ve eğer onları ağız yoluyla alırsanız her yere gidebilirler. Maruz kalmayı sınırlayabileceğimiz tek yol, ilaçları beynin sadece bir milimetre küpüne vermektir ve bunun için de çok küçük kanüllerinizin olması gerekir.” diye belirtti.

MIT ekibi çok küçük alanları hedefleyebilecek minyatür kanüller (ilacı iletmek için kullanılan ince bir tüp) geliştirmeye koyuldular. Araştırmacılar, mikrofabrike tekniklerini kullanarak 30 mikrometre eninde ve 10 santimetre uzunluğunda tüpler yaptılar. Bu tüpler bünyelerinde 150 mikron eninde paslanmaz çelik bulunduruyorlar. Canan Dağdeviren bu cihazın çok dayanıklı ve sağlam olduğunu, istenilen her yere yerleştirilebileceğini belirtti.

Araştırmacılar kanülleri derinin altına yerleştirilebilen küçük pompalara bağladılar. Bu pompaları kullanarak farelerin beyinlerine çok küçük dozlarda ilaç (yüzlerce nanolitre) enjekte ettiler. Deneylerin birinde beynin derinliklerinde bulunan ve hareketi kontrol eden beynin siyah cisim bölgesine Muscimol denilen bir ilacı enjekte ettiler.

Önceki çalışmalar Muscimol’un neden olduğu semptomların Parkinson hastalığında görülen semptomlara benzediğini göstermiştir. Araştırmacılar minyatür nakil iğnelerini kullanarak farelerin sürekli saat yönünde dönmesini sağlayan bu etkileri üretebilmişlerdir. Onlar ayrıca ilacı temizlemek için farklı bir kanaldan bir doz serum göndererek Parkinsoniyan davranışını da durdurabildiler.

Canan Dağdeviren, “Cihaz isteğe göre uyarlanabilir olduğu için gelecekte kimyasallar, ışık, tümörler ya da Parkinson veya Alzheimer gibi nörolojik hastalıklar için farklı kanallarımız olabilir.” diye belirtti.
Bu cihaz, beynin farklı bölgelerinin birbiri ile iletişime geçtiği farklı noktalarındaki belirli aksamalardan kaynaklanan bağımlılık ya da obsesif kompülsif hastalıklar gibi davranışsal nörolojik hastalıklar için yeni tedaviler bulmayı da kolaylaştırabilir.

MIT Enstitüsünde Profesör olan ve MIT’in Beyin Araştırmaları McGovern Enstitüsünün bir üyesi ve aynı zamanda makalenin yazarlarından biri olan Ann Graybiel, “Bilim insanları ve klinisyenler sinirsel hastalıkları tedavi edecek bir molekül bulsalar bile terapinin hastalıktan en fazla etkilenen doğru hücrelere nasıl iletilebileceği ile ilgili zorlu bir sorun ortaya çıkıyor. Beyin yapısal olarak çok karmaşık olduğu için ilaçların veya tedavi ajanlarının doğrudan ilgili bölgeye iletilmesini sağlayacak yollar gerekmektedir.” dedi.

Tedaviye Cevabın Ölçülmesi

Araştırmacılar ayrıca kanülün ucuna ilaç tedavisinden sonra nöronların elektriksel aktivitelerinde nasıl bir değişiklik olduğunu görüntüleyen bir elektrot yerleştirdiler. Şimdi de cihazı ilaç tedavisinden sonra beyindeki kimyasal ve mekanik değişiklikleri ölçmede kullanmak için geliştirmeye çalışıyorlar.

Araştırmacılar kanüllerin neredeyse her uzunluk ve kalınlıkta üretilebilir olduklarını ve bunun da onları insan beyni de dâhil olmak üzere farklı boyutlardaki beyinlerde kullanılmasını mümkün kıldıklarını belirtti.
Araştırmaya dâhil olmayan Birmingham Beyin Cerrahisi Departmanı baş beyin cerrahı ve Women’s Hospital Başkanı Antonio Chiocca, “Bu çalışma minyatürize edilmiş bir cihazın büyük hayvanların beyinlerine güvenli bir şekilde yerleştirilebilir olduğunun bir kanıtıdır ve bir tek nöronun ya da bir grup küçük nöronların işlevinin ve elektriksel aktivitelerinin minyatür kontrolünü sağlamaktadır. Bunun Parkinson hastalığı gibi fokal hastalıklarda önemli bir etkisi olabilir.” dedi.

Araştırma Ulusal Sağlık Enstitüsü ve Ulusal Biyomedikal Görüntüleme ve Biyomühendislik Enstitüsü tarafından finanse edilmiştir.