Cura de som e além | Biotecnologia da natureza

A comunidade médica raramente considera prescrever sons como agentes de cura. No entanto, a tecnologia e seu potencial para tratar certas condições são conhecidos há décadas. Os benefícios terapêuticos do ultrassom focado de alta intensidade (FUS), por exemplo, foram explorados em ensaios na década de 1950.^1Assim,2. Os médicos o usaram como um meio não cirúrgico para destruir áreas específicas do cérebro para tratar distúrbios do movimento, distúrbios psiquiátricos e tumores cerebrais. No FUS, várias ondas sonoras de alta frequência são feitas para convergir em um alvo específico dentro do corpo, causando modificação ou destruição tecidual. Por não ser invasiva, essa tecnologia tem o potencial de tratar uma ampla variedade de condições e lesões, mesmo aquelas profundas dentro do cérebro, sem a necessidade de incisões. Na prática clínica, o FUS tem sido usado para destruir pedras nos rins, cataratas e tumores, mas uma nova onda de tecnologias baseadas em ultrassom promete ampliar sua missão, principalmente no cérebro.

A Administração de Alimentos e Medicamentos dos EUA (FDA) já aprovou o ultrassom focado de alta intensidade para tratar o tremor essencial e a doença de Parkinson dominante para tremor e para eliminar termicamente certos tumores. No entanto, o ultrassom focado de baixa intensidade (LIFU) está provando ter um apelo clínico mais amplo. O LIFU pode modular a atividade neuronal, inibindo os neurônios em regiões cerebrais que geram doenças psiquiátricas ou dor crônica sem causar morte ou dano celular. Vários ensaios clínicos estão testando se a LIFU pode inibir as áreas cerebrais conhecidas por estarem envolvidas no transtorno de estresse pós-traumático, ansiedade e depressão³.

Outra vantagem sobre as ondas de alta intensidade é que a LIFU pode-e temporariamente-abrir a barreira hematoencefálica (BBB) ​​através da estimulação mecânica, proporcionando um meio para a entrega de terapias genéticas, medicamentos ou quimioterapias muito grandes e complicada para penetrar o BBB no cérebro. Como entregar agentes – terapias genéticas, moléculas pequenas, peptídeos, anticorpos ou RNA – após o BBB há muito tempo deixou os fabricantes de drogas. Algumas soluções podem aproveitar mecanismos físicos em vez de reações químicas. As microbolhas injetadas na corrente sanguínea são ativadas pelo LIFU enquanto fluem através do cérebro, afrouxando temporariamente a barreira e permitindo que os vetores de terapia genética passem⁴. A abertura do BBB com ultrassom também pode ativar a microglia, que responde com limpeza de detritos no cérebro⁵.

Os dispositivos de ultrassom para abrir o BBB podem melhorar a entrega dos agentes no cérebro e vários entraram em ensaios clínicos. O Navifus⁶ O dispositivo da Navifus recebeu uma isenção de dispositivo de investigação do FDA no ano passado para abrir o BBB no tratamento de glioblastoma recorrente. O dispositivo também está em ensaios clínicos em Taiwan para glioblastoma e epilepsia resistente a drogas, com mais ensaios para lançar Logo nos Estados Unidos, Taiwan e Austrália. O dispositivo Sonocloud-9 de Carthera completou um ensaio clínico internacional de fase 1/2 em pacientes com glioblastoma recorrente⁷ e mudou -se para Fase 3que comparará o dispositivo combinado com a quimioterapia com o padrão de atendimento. Indo além do glioblastoma, um estudo recente mostrou que tratamentos repetidos e internos para abrir o BBB sem administração adicional de medicamentos na doença de Alzheimer resultou em diminuição global de amilóide em um pequeno número de pessoas⁸. Sistemas semelhantes da Insightec e Columbia University estão sendo testados para abrir o BBB para entrega de anticorpos monoclonais em pacientes com doença de Alzheimer^9Assim,10.

Outras tecnologias físicas estão se movendo para o espaço de neurotecnologia. Técnicas de neuroestimulação não invasivas podem ser particularmente adequadas para direcionar os circuitos neurais rítmicos envolvidos no processamento sensorial, atenção e memória. Na epilepsia resistente ao tratamento¹¹estímulos audiovisuais ou multissensoriais que piscam e desativam regularmente podem modular esses ritmos cerebrais. As luzes dos tremores demonstraram ter efeitos benéficos em camundongos com as condições do tipo Alzheimer em 2016 (ref. ¹²), e os mesmos caminhos podem ser ativados por filmes em humanos¹³. Indivíduos com doença de Alzheimer têm ondas cerebrais mais fracas de frequência gama, cruciais para formar memórias. A estimulação rítmica modifica os padrões de disparo neuronal, levando a detritos moleculares no cérebro. A Cognito Therapeutics está testando a tecnologia na clínica, publicando recentemente fortes perfis de segurança e aprimorados da função cognitiva do paciente em um ensaio clínico de fase 2e na esperança de se mudar para ensaios clínicos com doença de Parkinson e esclerose múltipla.

Não está claro exatamente como todas essas terapias funcionam. Alguns levantam a hipótese de que as forças mecânicas interrompem a conformação da membrana celular, levando à polarização e a ativação de canais ou proteínas incorporadas; Outros apontam para evidências sugerindo que o ultrassom poderia causar diretamente os canais de membrana. É provável que a realidade seja combinações desses mecanismos em diferentes tecidos¹⁴. Como muitas redes neurais principais envolvidas na progressão da doença neurológica ainda não são claras, será difícil usar uma terapia de ultrassom altamente precisa. Os filmes multissensoriais são mais eficazes nas regiões sensoriais primárias do cérebro, e os efeitos são atualmente modestos: pode ser necessária exposições mais longas ou repetidas para melhorar os resultados clínicos para áreas cerebrais mais difíceis de alcançar. A abertura do BBB promete tornar a administração de medicamentos mais eficiente, mas não está claro quanta droga está limpando a barreira, nem como a dosagem deve ser realizada.

Mesmo quando os ensaios clínicos produzem resultados promissores, não está claro quantas dessas terapias poderão se mudar para o padrão de atendimento. A tecnologia de ultrassom não invasiva existe há décadas, mas apenas duas aplicações foram aprovadas pelo FDA. Um dispositivo médico complexo custa centenas de milhões de dólares para fabricar. A transição de um neurodevice de um ambiente de pesquisa através dos múltiplos estágios dos ensaios clínicos em humanos envolve uma ampliação substancial da produção. A maioria dos laboratórios não possui financiamento suficiente; portanto, os dispositivos internos raramente chegam ao FDA.

Este gargalo agora está sendo abordado diretamente. A Openwater é uma startup de tecnologia médica focada na fabricação de dispositivos de neurotecnologia que escalam de maneira rápida e barata. Em vez de se concentrar em uma indicação específica de doença, eles desenvolvem dispositivos modulares LIFU que podem ser usados ​​em qualquer parte do corpo com pequenas modificações. Sua plataforma combina imagens infravermelhas de alta resolução, ultrassom e campos eletromagnéticos direcionados com visualização e monitoramento. Estudos em camundongos mostraram resultados promissores, encolhendo glioblastoma e tratando a depressão¹⁵ e derrame¹⁶ em humanos, com mais resultados clínicos pendentes.

Para um impacto ainda maior, a Open -Water declarou em janeiro de 2024 que a tecnologia seria de código aberto: os projetos de hardware, código -fonte, patentes e dados clínicos e de segurança estão todos disponíveis para quem quiser usá -los. A empresa ganha dinheiro vendendo seu hardware e serviços diretamente para aqueles que não desejam fazer seus próprios dispositivos; A fabricação da Openwater através de cadeias de suprimentos já estabelecidas alivia os pesquisadores de custos caros de desenvolvimento de produtos. Quando os dados de segurança são compartilhados entre os ensaios, os custos de teste também são reduzidos para os pesquisadores. (O Open-Water não financia os ensaios ou toma a propriedade das aprovações regulatórias.) Com essa estratégia, em vez da de água ocular US $ 658 milhões em investimento Durante 13 anos, para qualquer novo dispositivo médico chegar ao mercado, a eletrônica de precisão e as terapias baseadas em ressonância precisariam de US $ 10 milhões em 3 anos para atingir a comercialização. Juntamente com o modelo de código aberto, essas tecnologias médicas podem tornar as soluções de saúde acessíveis em tempo recorde.