За допомогою ультразвуку ліки і захисні імунні білки можуть подолати гематоенцефалічний бар'єр, який не пускає їх у хворий мозок.
При лікуванні мозку неминуче доводиться стикатися з проблемою гематоенцефалічного бар'єру (ДЕБ), через який ліки просто не можуть пройти. Стінки мозкових кровоносних судин служать непереборною перешкодою для всіляких патогенів і потенційно токсичних речовин; більше того, навіть імунні клітини і білки не можуть пройти крізь ГЕБ. (Мозку довелося обзавестися власним дублером імунної системи, і її функції взяли на себе деякі нейрогліальні клітини, завдання яких - обслуговувати нейрони.) Завдяки ГЕБу, що пропускає тільки прості поживні речовини і продукти метаболізму, мозок відчуває себе практично ідеально захищеним від зовнішнього середовища. Однак багато небезпечних хвороб (наприклад, рак або синдром Альцгеймера) виникають зовсім не стільки через зовнішні патогени, скільки тому, що в самому мозку щось починає йти не так.
Близько десяти років тому Куллерво Хюнюнен (Kullervo Hynynen) з дослідницького центру Саннібрук в Торонто запропонував метод, який міг би на короткий час привідкрити гематоенцефалічний бар'єр, тим самим зробивши мозок доступним для імунних білків і ліків. Метод цей можна назвати бульбашково-ультразвуковим: мікроскопічні бульбашки, введені в кров, під дією слабкого ультразвуку повинні були протиснутися крізь щільні міжклітинні контакти бар'єрні клітин.
Передбачалося, що короткочасний «пробій» ГЕБ допоможе хоча б частково придушити розвиток хвороби Альцгеймера. Бета-амілоїдний пептид, який губить нервові клітини, повинен знищуватися клітинами мікроглії, але при синдромі Альцгеймера, коли бета-амілоїда стає занадто багато, мікрогліальні клітини перестають з ним справлятися. Однак після обробки ультразвуком, як показали досліди на мишах, мікроглія починала активніше поглинати нехороші пептиди, і, крім того, у тварин з альцгеймероподібними симптомами поліпшувалися когнітивні здібності - наприклад, тварини починали краще орієнтуватися в просторі. Відбувалося так, мабуть, тому, що антитіла, які проникли крізь ГЕБ, стимулювали роботу гліальних клітин.
Отримані результати були опубліковані Хюнюненом і його колегами в грудні минулого року в журналі Radiology, а буквально днями в Science Translational Medicine вийшла ще одна стаття: у ній дослідники з Квіслендського університету описують модифікацію ультразвукового методу і його успішне застосування - правда, теж поки тільки на мишах. Цього разу ультразвуком обробляли не якусь певну зону черепа, а майже всю його поверхню. Через кілька тижнів мишей з альцгеймероподібними симптомами перевіряли в трьох різних когнітивних тестах, і, як виявилося, мікропузирки з ультразвуком повністю відновлювали тваринам пам'ять. Відкладення бета-амілоїда зменшувалися в 2-5 разів, а кількість його, поглиненого клітинами мікроглії, пропорційно збільшувалася.
Звичайно, є певні сумніви в тому, що метод підійде для людей - нехай ультразвук працює на мишах, але, по-перше, у людини мозок просто більше, по-друге, дуже важко буде стандартизувати застосування ультразвуку до людського гематоенцефалічного бар'єру. Потрібно точно знати, наскільки він робиться проникливим, як це залежить від тривалості обробки, чи можливі тут негативні побічні ефекти. З іншого боку, масштабувати процедуру можна в експериментах з більш великими тваринами, і якраз зараз дослідники планують серію дослідів, в яких замість гризунів будуть кролики, кози і вівці, а надалі справа може дійти і до мавп.
Крім того, ультразвуком зацікавили онкологи. Нейрохірург Тодд Мейнпрайз (Todd Mainprize) і його колеги з Університету Торонто зробили клінічне тестування методу за участю онкохворих: передбачається, що збільшення проникності гематоенцефалічного бар'єру підвищить ефективність хіміо- та імунотерапії. Схожі випробування проходять також у Франції. Хочеться сподіватися, що результати будуть обнадійливими, адже злоякісні пухлини мозку відносяться до одних з найбільш неприємних видів раку: видалити хірургічним шляхом їх можна далеко не завжди, а неоперативному лікуванню вони піддаються насилу.
Взагалі, проблема гематоенцефалічного бар'єру давно займає дослідників, і ультразвуковий «злом» далеко не єдиний спосіб його подолати. Як альтернативу можна згадати молекулу-відмичку, яку описали в 2011 році дослідники з Корнельського університету - нею виявився звичайний аденозин, що відкриває ДЕБ на 18 годин. Інше рішення запропонували два роки тому лікарі з лікарні Френчів - їм вдалося загальмувати розвиток хвороби Паркінсона у кількох пацієнтів, поєднавши шприц з внутрішньомозковим імплантатом: пристрій подавав нейропротекторний засіб прямо в мозок, в обхід гематоенцефалічного бар'єру.