Лаборатория разработала алгоритмы, которые могут находить малейшие деформации тканей в результате физиологических функций, например, в сердце и сосудах, а также смещения, вызванные самой ультразвуковой волной, например, в опухолях и нервах. Они также используют сфокусированный ультразвук для доставки лекарств в мозг путем неинвазивного открытия гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) и для модуляции нейронной активности в центральной и периферической нервной системе.
ГЭБ — это естественный защитный слой нашего мозга. Этот барьер также ограничивает способность системных препаратов достигать своих целей в мозге, что затрудняет разработку эффективных методов лечения некоторых заболеваний.
Научные исследования нацелены на использование генной терапии для лечения неврологических заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, однако преодоление гематоэнцефалического барьера — сложная задача. В течение четырех лет ученые разрабатывали метод доставки генетического материала в мозг. Используя фокусированный ультразвук с микропузырьками, они стремились открыть гематоэнцефалический барьер и доставить генетически спроектированные векторы для редактирования генов в нужные области мозга.
Недавно команда опубликовала две статьи, в которых освещаются основные достижения в их технологиях. Опубликованная 22 августа в PNAS статья демонстрирует, что использование фокусированного ультразвука и микропузырьков для открытия гематоэнцефалического барьера позволяет редактировать геном и увеличивать количество копий генов до 20 раз. Эта технология позволяет доставлять векторы для редактирования генов и потенциально корректировать гены, связанные с заболеваниями, включая болезнь Альцгеймера, путем манипуляции генами ApoE4 и ApoE2.
Опубликованная 4 июля в журнале Theranostics статья показывает, что открытие ГЭБ само по себе пробуждает иммунную систему мозга у мышей. Этот триггер затем снижает нагрузку на бета-амилоид и тау — два белка, характерных для болезни Альцгеймера. Вместе с тем улучшается рабочая память. Исследователи смогли применить эту технику фокусированного ультразвука к пациентам с болезнью Альцгеймера в ходе клинических испытаний и обнаружили умеренное снижение уровня бета-амилоида в области отверстия ГЭБ по сравнению с необработанной контралатеральной областью мозга.
В совокупности эти две статьи показывают, что фокусированный ультразвук может облегчить лечение болезни Альцгеймера либо за счет усиления доставки и экспрессии генного редактирования, либо за счет фокусированной ультразвуковой иммуномодуляции. Этот новый метод может стимулировать оба варианта — редактирование генов и иммуномодуляцию — одновременно, и полученный синергетический эффект может оказаться решающим в лечении болезни Альцгеймера, особенно на ранних стадиях.
