携手健康网携手健康网

针对脑部疾病开发的计算机引导药物递送

尽管我们开始寻求可能有助于缓解脑部疾病的药物和治疗方法,但有效的给药仍然是解决这些破坏性疾病的障碍。麻省理工学院的Graybiel,Cima和Langer实验室的最新研究现在使用一种计算方法,该方法可以解决目标大脑区域的不规则形状,从而有效而专门地输送药物。

麻省理工学院研究所教授安·格雷比尔(Ann Graybiel)说:“鉴定可以治疗神经疾病的治疗分子只是第一步。”“要精确地将治疗剂准确地输送到疾病中受影响最严重的细胞上,仍然存在着巨大的挑战。由于大脑结构如此复杂,并且子区域的形状是不规则的,因此迫切需要新的输送方法。”

精细定位

脑部疾病通常由特定区域的功能障碍引起。例如,帕金森氏病是由特定前脑区域纹状体中神经元的丧失引起的。靶向这样的结构是主要的治疗目标,并且既需要克服血脑屏障,又需要针对受疾病影响的结构。

使用脑内导管可以潜在地实现这种靶向治疗。虽然这是递送的一个更具体的形式相比的全身给药药物通过血流,许多脑区域是不规则形状。这意味着很难使用单个导管在整个特定的大脑区域进行输送,同时还限制了给定药物在目标区域之外的扩散。实际上,脑内递送有希望的疗法并没有导致期望的长期减轻疾病。

这项研究的高级作者迈克尔·西玛(Michael Cima)表示:“要确保达到最佳疗效并避免脱靶的不良反应,准确递送药物确实很重要。我们称为COMMAND的新系统确定了最佳剂量靶点。”戴维·H·科赫(David H. Koch)是材料科学与工程系的工程学教授,也是麻省理工学院科赫综合癌症研究所的成员。

COMMAND回应

对于帕金森氏病,可以使用限制症状的植入物,但是这些植入物仅对部分患者有效。然而,存在许多有希望的潜在治疗方法,例如神经胶质源性神经营养因子的给药,其中需要长期,精确的给药以使治疗向前发展。

Graybiel,Cima和Langer实验室开发了COMMAND(用于神经药物输送的计算映射算法),以帮助将药物靶向多个部位的特定大脑区域(多次推注输送)。

Khalil Ramadi博士解释说:“许多临床试验被认为是由于脑内注射后药物分配不良而失败的。”'19,该论文的主要研究人员之一,也是科赫和麦戈文研究所的博士后。“我们合理地认为,研究实验和临床疗法都将从计算优化的输液中受益,从而使各组和研究之间的一致性更高,并且更有效地进行治疗。”

COMMAND系统通过最大程度地实现目标投放和最小化非目标投放,在药物投放的双重挑战之间找到了平衡。COMMAND本质上是一种算法,可将反映泄漏超出特定目标区域(在本例中为纹状体)范围之外的误差最小化。第二个错误也被最小化了,这囊括了瞄准这个不规则形状的大脑区域的需求。克服这一问题的策略是向纹状体的不同区域传递多个“弹药”,以精确,完全地瞄准该区域。

Ashvin Bashyam博士解释说:“ COMMAND在确定放置药物的位置时采用了一个简单的原理:使落入目标大脑结构内的药物数量最大化,并使暴露在目标区域之外的组织最小化。”'19,与麻省理工学院的迈克尔•西玛(Michael Cima)共同主笔作家和研究生。“这种平衡是根据药物特性确定的,例如最小有效治疗浓度,毒性和脑组织内的扩散性。”

所用药物位点的数量应尽可能少,从而使手术简单,同时仍然提供足够的灵活性以覆盖目标区域。在计算模拟中,研究人员能够将药物输送到紧凑的大脑结构(例如纹状体和杏仁核),以及更宽更不规则的区域(如海马体)。

为了检查实际输送的时空动态,研究人员使用了正电子发射断层扫描(PET)和一种“标记”溶液Cu-64,该溶液可以使他们成像并在使用微探针输送后注入输注。使用该系统,研究人员成功地使用了PET来验证按COMMAND指导向大鼠纹状体多次推注的准确性及其覆盖范围。

“我们希望COMMAND能够提高研究人员精确瞄准大脑结构以更好地了解其功能的能力,并成为标准化整个神经科学实验方法的平台,”同时也是麦戈文研究所研究员和该教授的Graybiel解释说。脑与认知科学系。“在实验室之外,我们希望COMMAND为为患者带来多焦点,长期的药物输送奠定基础。”

undefined

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。