Επιστήμονες από το Ισραήλ ανέπτυξαν ένα καινοτόμο τσιπάκι που εμφυτεύεται στον εγκέφαλο, προσφέροντας νέες δυνατότητες για την εξατομικευμένη θεραπεία του αυτισμού και άλλων νευροψυχιατρικών διαταραχών.

Η βιοτεχνολογική startup “Itay & Beyond”, ιδρυθείσα από τον Shmulik Bezalel, στοχεύει στη δημιουργία μιας πλατφόρμας που θα επιτρέπει τη δοκιμή φαρμάκων μέσω προσομοιώσεων εγκεφαλικών οργανοειδών, παρέχοντας έτσι ακριβέστερες εκτιμήσεις για την αποτελεσματικότητα των θεραπειών.

Αυτή η προσέγγιση υπόσχεται να ξεπεράσει τα περιορισμένα αποτελέσματα των παραδοσιακών δοκιμών σε ζώα και να επιταχύνει την ανάπτυξη νέων φαρμάκων για καταστάσεις όπως ο αυτισμός, η επιληψία και η σχιζοφρένεια.

Πιο αναλυτικά:

Επιστήμονες από το Ισραήλ ανέπτυξαν ένα επαναστατικό τσιπάκι που εμφυτεύεται στον εγκέφαλο, ανοίγοντας νέους ορίζοντες για την εξατομικευμένη θεραπεία του αυτισμού. Μήπως αυτή η τεχνολογική καινοτομία θα αλλάξει το μέλλον της νευροψυχιατρικής θεραπείας;

Τσιπάκι εμφυτεύεται στον εγκέφαλο και χρησιμοποιεί AI για να παρακολουθεί νευροψυχιατρικές διαταραχές και τη θεραπεία τους

Ο Ισραηλινός επιχειρηματίας και επενδυτής Shmulik Bezalel έχει ταξιδέψει σε όλο τον κόσμο και έχει δωρίσει κεφάλαια για έρευνα για να βρει μια θεραπεία για τον γιο του Itay, ο οποίος έχει διαταραχή αυτιστικού φάσματος χαμηλής λειτουργικότητας. Ο Itay είναι ένα από τα 254 εκατομμύρια παιδιά και ενήλικες παγκοσμίως που αγωνίζονται με νευροψυχιατρικές διαταραχές χωρίς κατάλληλη θεραπεία.

Αναγνωρίζοντας τις περιορισμένες θεραπευτικές επιλογές για τις νευροψυχιατρικές διαταραχές, ο Bezalel συνεργάστηκε με τον επιχειρηματία Boaz Goldman και τον Ισραηλινό νευροεπιστήμονα Δρ. Nisim Perets και το 2021 ίδρυσε μια βιοτεχνολογική startup εταιρεία με όραμα να δημιουργήσει μια προσομοίωση του εγκεφάλου και να δοκιμάσει την αποτελεσματικότητα των φαρμάκων.

Τι είναι οι νευροψυχιατρικές διαταραχές

Οι νευροψυχιατρικές διαταραχές είναι παθήσεις όπου εμφανίζονται τόσο εγκεφαλικά (νευρολογικά) όσο και συμπεριφορικά ή συναισθηματικά (ψυχιατρικά) συμπτώματα. Περιλαμβάνουν μια ποικιλία παθήσεων, για παράδειγμα:

• Διαταραχές διάθεσης (π.χ., μείζων καταθλιπτική διαταραχή και διπολική διαταραχή)
• Διαταραχές άγχους (π.χ., γενικευμένη αγχώδης διαταραχή)
• Ψυχωσικές διαταραχές (π.χ., σχιζοφρένεια)
• Ιδεοψυχαναγκαστική διαταραχή (ενοχλητικές εμμονές με επαναλαμβανόμενες καταναγκαστικές πράξεις)
• Νευροαναπτυξιακές διαταραχές (π.χ., ΔΕΠΥ και διαταραχή αυτιστικού φάσματος)
• Νευρογνωστικές διαταραχές (π.χ., άνοια)
• Νευροψυχιατρικές διαταραχές: Κοινές θεραπείες

Οι νευροψυχιατρικές θεραπείες είναι εξαιρετικά εξατομικευμένες και συνήθως συνδυάζουν φαρμακολογικές και μη φαρμακολογικές στρατηγικές για την αντιμετώπιση των ποικίλων συμπτωμάτων και των υποκείμενων αιτιών αυτών των διαταραχών. Στην πράξη, τα θεραπευτικά σχέδια προσαρμόζονται με βάση τη συγκεκριμένη διάγνωση του ασθενούς, τη σοβαρότητα των συμπτωμάτων και τη γενική υγεία, και συχνά περιλαμβάνουν τόσο φάρμακα όσο και διάφορες θεραπευτικές παρεμβάσεις.

Για παράδειγμα, οι θεραπείες με φάρμακα μπορεί να περιλαμβάνουν:

• Αντικαταθλιπτικά (π.χ., SSRIs, SNRIs) για τη σταθεροποίηση της διάθεσης και την ανακούφιση των καταθλιπτικών συμπτωμάτων.
• Σταθεροποιητές διάθεσης και άτυπα αντιψυχωσικά για τη διαχείριση της διπολικής διαταραχής και των ψυχωσικών συμπτωμάτων.
• Διεγερτικά ή μη διεγερτικά φάρμακα για τη διαταραχή ελλειμματικής προσοχής/υπερκινητικότητας (ΔΕΠΥ).
• Αναστολείς της χολινεστεράσης για την επιβράδυνση της γνωστικής έκπτωσης σε νευρογνωστικές διαταραχές όπως η νόσος Αλτσχάιμερ.

Παράλληλα, οι μη φαρμακολογικές παρεμβάσεις μπορεί να περιλαμβάνουν:

• Γνωσιακή-συμπεριφορική θεραπεία (CBT) και θεραπεία έκθεσης για το άγχος και την ιδεοψυχαναγκαστική διαταραχή (OCD)
• Ψυχοεκπαίδευση, εκπαίδευση κοινωνικών δεξιοτήτων και οικογενειακή θεραπεία για τη βελτίωση των στρατηγικών αντιμετώπισης και της διαπροσωπικής λειτουργίας
• Αποκατάσταση και εργοθεραπεία για την αποκατάσταση της λειτουργικής ανεξαρτησίας σε ασθενείς με νευρογνωστικές βλάβες
• Αλλαγές του τρόπου ζωής όπως άσκηση, σωστή υγιεινή ύπνου και ισορροπημένη διατροφή για την υποστήριξη της συνολικής ψυχικής υγείας

Επιπλέον, οι τεχνικές νευροτροποποίησης —όπως η διακρανιακή μαγνητική διέγερση (TMS), η ηλεκτροσπασμοθεραπεία (ECT) και η εν τω βάθει εγκεφαλική διέγερση (DBS) σε επιλεγμένες περιπτώσεις—μπορεί να χρησιμοποιηθούν όταν οι παραδοσιακές θεραπείες δεν παρέχουν επαρκή ανακούφιση. Αυτές οι συνδυασμένες προσεγγίσεις στοχεύουν στην ανακούφιση των συμπτωμάτων, αλλά και τη βελτίωση της ποιότητας ζωής και της συνολικής λειτουργίας.

Πώς καταλαβαίνουμε αν η θεραπεία είναι αποτελεσματική;

Η αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας της θεραπείας για μια νευροψυχιατρική διαταραχή περιλαμβάνει τόσο υποκειμενικά όσο και αντικειμενικά μέτρα. Οι ειδικοί συνήθως βασίζονται σε τυποποιημένες κλίμακες αξιολόγησης για να παρακολουθούν τις αλλαγές στα συμπτώματα με την πάροδο του χρόνου, μαζί με βελτιώσεις στην καθημερινή λειτουργία και την ποιότητα ζωής.

Για παράδειγμα, στην κατάθλιψη, μπορούν να χρησιμοποιηθούν εργαλεία όπως η Κλίμακα Αξιολόγησης Κατάθλιψης Hamilton ή το Ερωτηματολόγιο Κατάθλιψης Beck, ενώ στις ψυχωσικές διαταραχές κλίμακες όπως η Κλίμακα Θετικών και Αρνητικών Συμπτωμάτων (PANSS) βοηθούν στην μέτρηση της σοβαρότητας των συμπτωμάτων.

Εκτός από αυτές τις μετρήσεις, η ανατροφοδότηση από τους ασθενείς και τους φροντιστές τους είναι επίσης σημαντικές, ειδικά όταν οι ασθενείς έχουν δυσκολίες στην επικοινωνία της εσωτερικής τους κατάστασης. Βασικοί δείκτες ότι η θεραπεία λειτουργεί περιλαμβάνουν:

• Μια μετρήσιμη μείωση της σοβαρότητας των συμπτωμάτων (μέσω τυποποιημένων εργαλείων αξιολόγησης)
• Βελτιωμένη ικανότητα εκτέλεσης καθημερινών δραστηριοτήτων και αυξημένη ανεξαρτησία
• Ενισχυμένη κοινωνική, επαγγελματική ή ακαδημαϊκή λειτουργία
• Καλύτερη συνολική ποιότητα ζωής, συμπεριλαμβανομένου του βελτιωμένου ύπνου και της όρεξης
• Μειωμένη ανάγκη για επείγουσες παρεμβάσεις ή νοσηλείες

Τα τακτικά ραντεβού παρακολούθησης επιτρέπουν στους υγειονομικούς να προσαρμόζουν τα θεραπευτικά σχέδια όπως απαιτείται, διασφαλίζοντας ότι τόσο τα κλινικά συμπτώματα όσο και η συνολική ευημερία συνεχίζουν να βελτιώνονται με την πάροδο του χρόνου.

Itay & Beyond: Το έργο τους για να προσφέρουν λύσεις στις νευροψυχιατρικές διαταραχές

Η Itay & Beyond — που πήρε το όνομά της από το παιδί του Bezalel, Itay — αναπτύσσει τώρα μια πλατφόρμα ανακάλυψης και δοκιμής φαρμάκων για ψυχιατρικές και νευρολογικές διαταραχές όπως ο αυτισμός, η επιληψία και η σχιζοφρένεια. «Το όραμα ήταν να δημιουργηθεί ένα σύστημα που θα δοκιμάσει πώς ένα συγκεκριμένο φάρμακο θα επηρεάσει την ικανότητα του Itay να μαθαίνει, να βελτιώνει τη μνήμη ή να είναι πιο κοινωνικός», δήλωσε ο Perets σύμφωνα με το The Times of Israel.

«Ο στόχος είναι να δημιουργηθεί ένα σύστημα για να προβλέψει την αποτελεσματικότητα συγκεκριμένων φαρμάκων στη λειτουργία των γνωστικών και συμπεριφορικών πτυχών». Σε κάτι που ακούγεται σαν να βγήκε από επιστημονική φαντασία, οι Ισραηλινοί επιστήμονες με επικεφαλής τον Perets εργάζονται σε ένα εργαστήριο στο Ιατρικό Κέντρο Hadassah της Ιερουσαλήμ αναπτύσσοντας τεχνολογία ανθρώπινου εγκεφάλου σε τσιπ με προσομοίωση συμπεριφορικής εξόδου.

Στο εργαστήριο, ο Perets και η ομάδα του καλλιέργησαν εγκεφαλικά οργανοειδή — ιστό που μοιάζει με μέρη του ανθρώπινου εγκεφάλου — σε ένα τρυβλίο Πέτρι από ένα μόνο κύτταρο που εξήχθη από δείγματα ούρων ασθενών με αυτισμό και επιληψία, το οποίο στη συνέχεια επαναπρογραμματίστηκε σε βλαστικό κύτταρο.

Τι είναι τα εγκεφαλικά οργανοειδή;

Τα εγκεφαλικά οργανοειδή είναι ουσιαστικά μικροσκοπικά, τρισδιάστατα μοντέλα εγκεφαλικού ιστού που καλλιεργούνται σε εργαστήριο. Ακολουθεί μια συνοπτική επισκόπηση:

Πώς σχηματίζονται;

• Προέρχονται από πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα, τα οποία έχουν τη δυνατότητα να διαφοροποιηθούν σε οποιονδήποτε τύπο κυττάρου.
• Αυτά τα βλαστικά κύτταρα καθοδηγούνται προσεκτικά για να αναπτυχθούν σε διάφορους τύπους εγκεφαλικών κυττάρων, όπως νευρώνες και νευρογλοιακά κύτταρα.
• Τα κύτταρα στη συνέχεια αυτο-οργανώνονται αυθόρμητα σε σύνθετες, τρισδιάστατες δομές.

Σε τι χρησιμεύουν;

• Χρησιμεύουν ως ισχυρά εργαλεία για τη μελέτη της ανάπτυξης του ανθρώπινου εγκεφάλου και των νευρολογικών διαταραχών.
• Παρέχουν μια πιο ακριβή αναπαράσταση του ανθρώπινου εγκεφάλου από τις παραδοσιακές κυτταρικές καλλιέργειες ή τα ζωικά μοντέλα.
• Οι ερευνητές τα χρησιμοποιούν για να διερευνήσουν τις διαδικασίες ανάπτυξης του εγκεφάλου, να εξερευνήσουν τις υποκείμενες αιτίες των νευρολογικών ασθενειών και να δοκιμάσουν την αποτελεσματικότητα και την ασφάλεια νέων φαρμάκων και θεραπειών.

Ποια είναι τα αρνητικά τους;

• Δεν αναπαράγουν πλήρως την περίπλοκη πολυπλοκότητα ενός πλήρους ανθρώπινου εγκεφάλου.
• Συχνά στερούνται ενός πλήρως ανεπτυγμένου αγγειακού συστήματος, το οποίο μπορεί να περιορίσει την ανάπτυξη και την επιβίωσή τους.
• Οι ηθικές σκέψεις που περιβάλλουν τη χρήση τους συζητούνται ενεργά.

Βιολογία και τεχνολογία: Ο εγκέφαλος και τα τσιπ

Ο εργαστηριακά καλλιεργημένος εγκεφαλικός ιστός μεταφέρεται σε ένα ηλεκτρονικό τσιπ, το οποίο συνδέεται με έναν υπολογιστή. Ο ιστός κάθεται σε μια διάταξη πολλαπλών ηλεκτροδίων και κάθε ηλεκτρόδιο καταγράφει και μπορεί να παρέχει ερεθίσματα στα εγκεφαλικά οργανοειδή.

Ως εκ τούτου, η τεχνολογία εγκεφάλου σε τσιπ παρέχει τη δυνατότητα μέτρησης ηλεκτρονικών σημάτων από ζωντανό εγκεφαλικό ιστό που καλλιεργείται in vitro. «Βλέπουμε τον εγκέφαλο ως μια υπολογιστική μηχανή — σαν υπολογιστή, και όχι ως όργανο όπως η καρδιά ή το συκώτι», δήλωσε ο Perets.

«Η βασική τεχνολογία που αναπτύξαμε, το καμάρι της εταιρείας μας, είναι ότι αποφασίσαμε να ρισκάρουμε να τοποθετήσουμε εγκεφαλικά οργανοειδή σε ένα τσιπ, ώστε να μπορούμε να καταγράψουμε και να διεγείρουμε την ηλεκτρική δραστηριότητα του εγκεφάλου και όχι μόνο τα μόρια».

«Χρησιμοποιώντας προηγμένη τεχνολογία τεχνητής νοημοσύνης και ανάλυση μεγάλων δεδομένων, μπορούμε να μετρήσουμε, να μελετήσουμε και να παρέχουμε πληροφορίες για το πώς τα εγκεφαλικά οργανοειδή κωδικοποιούν πληροφορίες και ανταποκρίνονται σε ερεθίσματα, συμπεριλαμβανομένων διαφορετικών μορίων φαρμάκων», πρόσθεσε.

Ο Perets, ο οποίος κατέχει διδακτορικό στη νευροεπιστήμη από το Πανεπιστήμιο του Τελ Αβίβ και μεταδιδακτορικό από το Technion-Ισραηλινό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Χάιφα, δήλωσε ότι η νευρική κωδικοποίηση, ή το πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος και κωδικοποιεί πληροφορίες, είναι το κλειδί για την κατανόηση του τι «πάει στραβά στον εγκέφαλο» των ασθενών με ψυχιατρικές και νευρολογικές διαταραχές όπως η νόσος Αλτσχάιμερ, η επιληψία, η νόσος του Πάρκινσον και η σχιζοφρένεια.

Ο Perets εξήγησε ότι μόλις υπάρξει αλληλεπίδραση μεταξύ του υπολογιστή και του τσιπ, το σύστημα μπορεί να διδάξει στα φλοιώδη εγκεφαλικά οργανοειδή απλές εργασίες, όπως το να παίζουν βιντεοπαιχνίδια μέσω μιας μεθόδου που ονομάζεται μάθηση ενίσχυσης.

«Στο τέλος κάθε βιντεοπαιχνιδιού λαμβάνουμε μια βαθμολογία. Στη συνέχεια, την αναλύουμε σε σύγκριση με τις βαθμολογίες άλλων εγκεφαλικών ιστών που προέρχονται από υγιείς ασθενείς και από ασθενείς με διαταραχές όπως ο αυτισμός ή η επιληψία, και αναζητούμε φάρμακα που μπορούν να τους βελτιώσουν», δήλωσε ο Perets.

Η πλατφόρμα υπερβαίνει τους περιορισμούς των παραδοσιακών δοκιμών σε φάρμακα

Η πλατφόρμα που αναπτύσσει η Itay & Beyond στοχεύει να σπάσει ένα σημαντικό αδιέξοδο στην ανάπτυξη φαρμάκων για ασθενείς με νευροψυχιατρικές διαταραχές, όπως η επιληψία, ο αυτισμός, η άνοια (συμπεριλαμβανομένης της νόσου Αλτσχάιμερ) και η σχιζοφρένεια. Κατά την ανάπτυξη φαρμάκων, οι ερευνητές τα δοκιμάζουν πρώτα σε ποντίκια ή αρουραίους και μόνο στη συνέχεια, εάν είναι επιτυχή, σε ανθρώπους.

Ωστόσο, λόγω των σημαντικών διαφορών μεταξύ των εγκεφάλων των ποντικών και των ανθρώπων, αυτά τα φάρμακα συχνά αποτυγχάνουν σε ανθρώπινες κλινικές δοκιμές, σπαταλώντας χρόνια δαπανηρής ανάπτυξης, σημείωσε ο Perets. Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, μόνο πέντε νέα φάρμακα εγκρίθηκαν για νευροψυχιατρικές διαταραχές όπως ο αυτισμός και η επιληψία, είπε.

«Ένας από τους λόγους που είναι πολύ δύσκολο να αναπτυχθούν φάρμακα για νευρολογικές ή ψυχιατρικές διαταραχές είναι η κακή πρόβλεψη αποτελεσματικότητας», δήλωσε ο Perets. «Τα περισσότερα από τα φάρμακα που δοκιμάζονται σε ποντίκια και αρουραίους έχουν βρεθεί ότι είναι ασφαλή για τους ανθρώπους, αλλά για να δοκιμαστεί η αποτελεσματικότητα, δεν εξάγεται πολύ καλά από τα ποντίκια στους ανθρώπους».

Επιπλέον, η αποτελεσματικότητα των νέων φαρμάκων συχνά επικυρώνεται μόνο μετά από κλινικές δοκιμές φάσης 2 ή φάσης 3, οι οποίες μπορεί να διαρκέσουν 10 χρόνια και είναι πολύ δαπανηρές, είπε.

Από την έρευνα στην πραγματικότητα: Η ανάπτυξη της νέας τεχνολογίας

Ο Perets αναγνώρισε ότι άλλοι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο εργάζονται για την ανάπτυξη μοντέλων εγκεφάλου σε τσιπ για να κατανοήσουν καλύτερα τις εγκεφαλικές διαταραχές και να αναπτύξουν νέα φάρμακα, αλλά, λέει, το μεγαλύτερο μέρος της εστίασης ήταν στην ασφάλεια και όχι στην αποτελεσματικότητα, «επειδή είναι ένας πολύ πιο εύκολος στόχος».

Η πλατφόρμα της Itay & Beyond είναι προσανατολισμένη στο να βοηθήσει τις φαρμακευτικές εταιρείες να προβλέψουν την αποτελεσματικότητα των φαρμάκων με βάση τα ανθρώπινα εγκεφαλικά οργανοειδή, ώστε να τις βοηθήσει να λάβουν αποφάσεις σχετικά με τις προ-κλινικές δοκιμές, καθώς και να αναπτύξουν νέα φάρμακα ή θεραπείες που θα μπορούσαν να θεραπεύσουν επιτυχώς τους ασθενείς.

Το σύστημα βρίσκεται ακόμη στα σπάργανα, αλλά ο Perets δήλωσε ότι η βιοτεχνολογική εταιρεία έχει ήδη συνεργασίες με μικρές φαρμακευτικές εταιρείες στο Ισραήλ και την Ευρώπη, οι οποίες χρησιμοποιούν την τεχνολογία της ως σύστημα υποστήριξης αποφάσεων σχετικά με το αν θα πρέπει να προχωρήσουν σε κλινικές δοκιμές για φάρμακα.

Ο Perets δήλωσε ότι η εταιρεία βρίσκεται στα πρόθυρα της δημοσίευσης της πρώτης της επιστημονικής εργασίας με κριτές μαζί με το Ιατρικό Κέντρο Hadassah. Για την επόμενη χρονιά, ο Perets και η ομάδα του συνεχίζουν να εργάζονται για την αναδρομική και προοπτική κλινική επικύρωση της τεχνολογικής πλατφόρμας, η οποία θα περιλαμβάνει επίσης δοκιμές ασθενών στο Παιδιατρικό Ιατρικό Κέντρο Schneider στην Petah Tikva.

«Ο κύριος στόχος μας είναι να φέρουμε μια νέα γενιά μεθόδων δοκιμής φαρμάκων στον κόσμο, ώστε οι ασθενείς να μην γίνουν το πειραματόζωο και να εξοικονομήσουμε χρήματα και απογοήτευση που συνεπάγεται η δοκιμή και το λάθος», δήλωσε ο Perets. «Το όραμα τελικά είναι να έχουμε τα δικά μας ιδιόκτητα φάρμακα για διαταραχές όπως ο αυτισμός, η επιληψία και η σχιζοφρένεια επικυρωμένα στην τεχνολογία μας και να τα πουλήσουμε σε φαρμακευτικές εταιρείες».

Το άρθρο συνοπτικά

• Το σύστημα επιτρέπει την καταγραφή και διέγερση της ηλεκτρικής δραστηριότητας του εγκεφάλου, προσφέροντας πιο ακριβείς προγνώσεις για την αποτελεσματικότητα της θεραπείας.
• Η πλατφόρμα στοχεύει να ξεπεράσει τους περιορισμούς των παραδοσιακών δοκιμών σε ζώα, βελτιώνοντας τη διαδικασία ανάπτυξης νέων φαρμάκων για διαταραχές όπως ο αυτισμός, η επιληψία και η σχιζοφρένεια.
• Συνεργασίες με φαρμακευτικές εταιρείες και προγραμματισμένες κλινικές δοκιμές υποδηλώνουν ότι αυτή η καινοτόμος προσέγγιση μπορεί να αλλάξει το μέλλον της νευροψυχιατρικής θεραπείας.

Πηγή: oloygeia.gr

Καρκίνος της ουροδόχου κύστης: Το σημάδι στο πόδι που μπορεί να είναι σύμπτωμα