Αν ο εγκέφαλός μας ήταν απόρθητο κάστρο, ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός θα ήταν ο πιο αυστηρός πορτιέρης του κόσμου. Τόσο αυστηρός που δεν αφήνει να περάσουν ούτε τα φάρμακα που μπορούν να μας σώσουν.
Ευτυχώς, η επιστήμη έχει βρει τη δική της λύση: τους υπερήχους. Η καθηγήτρια Ελίζα Κονοφάγου εξηγεί στο WIRED Greece πώς η έρευνά της σπάει προσωρινά τους φραγμούς του εγκεφάλου για να δώσει ένα τέλος στις νευροεκφυλιστικές νόσους και όχι μόνο.
Έχουμε αποδείξει ότι η μέθοδός μας είναι ασφαλής τόσο στη νόσο Αλτσχάιμερ όσο και στον παιδικό καρκίνο του εγκεφάλου.
– Γιατί είναι δύσκολο να περάσουν φάρμακα στον εγκέφαλό μας;
Στο σώμα μας υπάρχουν δισεκατομμύρια αγγεία – από πολύ μικρά τριχοειδή μέχρι μεγάλες αρτηρίες. Στον εγκέφαλο, όμως, υπάρχει μια επιπλέον άμυνα σε σύγκριση με το υπόλοιπο σώμα. Πρόκειται για ένα «φίλτρο» που ονομάζεται αιματοεγκεφαλικός φραγμός, από τον οποίο δεν μπορούν να περάσουν πολλές ουσίες. Μάλιστα, ακόμα και η γλυκόζη περνάει μέσω παθητικής διάχυσης – περνούν, δηλαδή, μόνο κάποια πολύ μικρά σωματίδια.
Εκτός αυτού, ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός δεν φιλτράρει μόνο τις βλαβερές ουσίες, αλλά και τα φάρμακα. Τα περισσότερα από αυτά – όπως τα αντισώματα, οι πρωτεΐνες και τα εμβόλια – αδυνατούν να τον διαπεράσουν. Μόλις το 5% των φαρμάκων τα καταφέρνει, δηλαδή όσα έχουν μοριακό βάρος από 100 έως 400 Dalton.
– Πώς το αντιμετωπίζετε αυτό στο εργαστήριο;
Εμείς αίρουμε αυτόν τον φραγμό προσωρινά, μόνο και μόνο για να περάσουν τα φάρμακα που χρειάζεται ο εγκέφαλος. Η άρση αυτή γίνεται με τη χρήση υπερήχων. Ο υπέρηχος προκαλεί ταλάντωση στα αγγεία που σχηματίζουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό. Τη διαδικασία υποβοηθά ένα σκιαγραφικό υγρό με μικροφυσαλίδες, το οποίο συνήθως χρησιμοποιείται διαγνωστικά, αλλά στη δική μας περίπτωση αξιοποιείται θεραπευτικά.
Οι φυσαλίδες έχουν διάμετρο μόλις ένα μικρόμετρο, δηλαδή ένα χιλιοστό του χιλιοστού, και βοηθούν τα αγγεία να «χαλαρώσουν». Η συχνότητα της διαδικασίας αυτής μετράται σε megahertz (MHz), την ίδια μονάδα μέτρησης που συναντάμε και στο ραδιόφωνο. Αφού λοιπόν τα αγγεία χαλαρώσουν και το φάρμακο διαχυθεί, μετά από λίγες ώρες αυτά επανέρχονται στην αρχική τους κατάσταση.
– Σε ποιες ασθένειες έχετε εστιάσει;
Μέχρι στιγμής έχουμε ολοκληρώσει δύο κλινικές μελέτες και συνεχίζουμε. Έχουμε αποδείξει ότι η μέθοδός μας είναι ασφαλής τόσο στη νόσο Αλτσχάιμερ όσο και στον παιδικό καρκίνο του εγκεφάλου.
Ειδικά στο Αλτσχάιμερ, μόνο η χαλάρωση του αιματοεγκεφαλικού φραγμού αρκεί για να μειωθεί το αμυλοειδές – μια συσσώρευση πρωτεϊνών. Σκεφτείτε το σαν μικρά τουβλάκια που συσσωρεύονται για δεκαετίες στον εγκέφαλό μας και κάποια στιγμή προκαλούν συμπτώματα της νόσου. Με τη χαλάρωση του φραγμού, το ανοσοποιητικό σύστημα «ξυπνά» και τα ανοσοκύτταρα προβαίνουν σε φαγοκυττάρωση – κυριολεκτικά «τρώνε» το αμυλοειδές.
Όσον αφορά τον παιδικό καρκίνο, ξεκινάμε μια νέα μελέτη που θα συγκρίνει παιδιά τα οποία υποβάλλονται σε θεραπευτικό υπέρηχο με παιδιά που λαμβάνουν την παραδοσιακή θεραπεία, η οποία δυστυχώς δεν διαπερνά σε μεγάλη δόση τον φραγμό. Βρισκόμαστε ακόμη στα αρχικά στάδια.
– Τι είναι η νευροανοσοτροποποίηση;
Η ψυχιατρική παρακολουθεί πλέον με πολύ μεγάλο ενδιαφέρον το πώς τέτοιοι μέθοδοι μπορούν να συμβάλουν στη θεραπεία ορισμένων ψυχικών διαταραχών. Στην περίπτωση της νευροανοσοτροποποίησης δεν χρησιμοποιούμε φυσαλίδες ούτε ανοίγουμε τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό. Απλώς ταλαντώνουμε τους νευρώνες και τα ανοσοκύτταρα, ο εγκέφαλος αυτοδιεγείρεται, και στη συνέχεια εξετάζουμε για παράδειγμα αν υπάρχει βελτίωση στη μνήμη ή μείωση των συμπτωμάτων κατάθλιψης.
– Πώς διαφέρει, με τη σειρά της, η επεμβατική γονιδιακή θεραπεία από τις παραπάνω μεθόδους;
Στο Πάρκινσον και στο Αλτσχάιμερ, οι νευρώνες σταματούν την αυτοσυντήρησή τους – μπαίνουν, δηλαδή, σε έναν κύκλο θανάτου. Αυτό συμβαίνει επειδή αδυνατούν να παράγουν τις πρωτεΐνες που διαθέτουν τα υγιή άτομα, οι οποίες κρατούν τους νευρώνες στη ζωή και επιτρέπουν στον άνθρωπο να μιλά και να σκέφτεται.
Στη γονιδιακή θεραπεία, ουσιαστικά σχεδιάζουμε έναν «ιό» – όχι για να προκαλέσουμε ασθένεια, αλλά για να αξιοποιήσουμε τις χρήσιμες ιδιότητές του στην καταπολέμηση της νευροεκφυλιστικής νόσου. Εκμεταλλευόμαστε, δηλαδή, την ικανότητα του ιού να προσκολλάται στο κύτταρο, να εισέρχεται στον πυρήνα του και να τροποποιεί το DNA του.
Η Ελλάδα διαθέτει εξαιρετικά μυαλά, πολύ καλά πανεπιστήμια και ανθρώπους με μεράκι και όρεξη για μάθηση. Ωστόσο, λείπουν οι κατάλληλες υποδομές που υπάρχουν σε άλλες ευρωπαϊκές χώρες.
– Γιατί ο θεραπευτικός υπέρηχος δεν απαιτεί τη χρήση ακριβού μαγνητικού τομογράφου, όπως άλλες θεραπείες;
Η πρώτη θεραπεία με τη χρήση μαγνητικού τομογράφου που εγκρίθηκε στις ΗΠΑ αφορούσε το τρέμουλο, το οποίο από ένα σημείο και μετά, δεν αντιμετωπίζεται με φάρμακα. Υπάρχουν ασθενείς που δεν μπορούν καν να πιουν νερό, καθώς το χέρι τους τρέμει τόσο έντονα που το νερό χύνεται.
Πώς το αντιμετωπίζουμε, λοιπόν; Φανταστείτε μια νοητή ευθεία γραμμή ανάμεσα στα δύο αυτιά. Στο μέσο αυτής της ευθείας πραγματοποιείται, με εξαιρετική ακρίβεια, ένας πολύ μικρός καυτηριασμός στο μέγεθος ενός κόκκου ρυζιού. Η θερμοκρασία στο συγκεκριμένο σημείο αυξάνεται σταδιακά από τους 36°C στους 60°C. Με τον τρόπο αυτό, το τρέμουλο σταματά αναίμακτα μέσα σε δύο ώρες. Ο μαγνητικός τομογράφος σε αυτή τη διαδικασία χρησιμοποιείται αποκλειστικά για τη μέτρηση της θερμοκρασίας.
Επειδή ο θεραπευτικός υπέρηχος που εφαρμόζουμε εμείς βασίζεται απλώς σε μια ταλάντωση – ένα καθαρά μηχανικό φαινόμενο – δεν χρειάζεται η αύξηση της θερμοκρασίας. Συνεπώς, δεν χρειάζεται και ο μαγνητικός τομογράφος – μια συσκευή ακριβή που γενικά προκαλεί ταλαιπωρία και μπορεί να προκαλέσει κλειστοφοβία, μεταξύ άλλων, ακόμα και σε άτομα που δεν είναι κλειστοφοβικά.
Ωστόσο, αξιοποιούμε τις εικόνες που έχουν ήδη ληφθεί διαγνωστικά από τον τομογράφο για να εφαρμόσουμε τη λεγόμενη νευροπλοήγηση. Πρόκειται για μια ψηφιακή τεχνολογία καθοδήγησης που χρησιμοποιείται τόσο στη χειρουργική όσο και στην ψυχιατρική, επιτρέποντας την ακριβή τρισδιάστατη χαρτογράφηση και τον εντοπισμό των βλαβών στους υγιείς ιστούς του εγκεφάλου. Οι χειρουργοί έχουν τα δικά τους εργαλεία. Εμείς χρησιμοποιούμε τον θεραπευτικό υπέρηχο, γνωρίζοντας με απόλυτη ακρίβεια σε ποιο σημείο του κεφαλιού πρέπει να εστιάσουμε.
– Πώς βλέπετε το μέλλον της βιοϊατρικής μηχανικής στην Ελλάδα;
Βλέπω πολύ μέλλον… τώρα! Η Ελλάδα διαθέτει εξαιρετικά μυαλά, πολύ καλά πανεπιστήμια και ανθρώπους με μεράκι και όρεξη για μάθηση. Ωστόσο, λείπουν οι κατάλληλες υποδομές που υπάρχουν σε άλλες ευρωπαϊκές χώρες – όχι μόνο της Δυτικής, αλλά ακόμα και της Μεσογειακής Ευρώπης, όπως η Ισπανία.
Η Ισπανία είναι μεγαλύτερη χώρα, αλλά διαθέτει 16 διαφορετικά συστήματα θεραπευτικού υπερήχου, ενώ η Ελλάδα κανένα. Όσον αφορά τον τομέα της βιοϊατρικής μηχανικής, υπάρχει ένα πρόγραμμα σπουδών στην Πάτρα και ένα μεταπτυχιακό στο ΕΜΠ, όμως θα μπορούσε να δημιουργηθεί και κάποιο προπτυχιακό. Είναι σημαντικό να εκπαιδεύεις ειδικούς από την αρχή γιατί μετά χάνονται κάποια ταλέντα.
Στο Columbia, ο στόχος είναι να μετατρέψεις μια ερευνητική ιδέα σε startup – από την κατοχύρωση πατέντας μέχρι την προσέλκυση επενδυτών. Κανείς δεν γεννιέται με αυτές τις γνώσεις, διδάσκονται. Αυτή τη γνώση προσπαθούμε να μεταφέρουμε σταδιακά από το Columbia σε διάφορα πανεπιστήμια της Ελλάδας, ώστε να δημιουργηθεί ένα ευρύτερο οικοσύστημα καινοτομίας. Το έργο αυτό γίνεται μέσω του κέντρου «Columbia Global» στην Αθήνα που συνδέει πανεπιστημιακές και επιχειρηματικές ομάδες με αντίστοιχες του Columbia για να επιτευχθούν αντίστοιχα προγράμματα στην Ελλάδα.
Αυτή τη στιγμή θέλουμε να φέρουμε και τον θεραπευτικό υπέρηχο στην Ελλάδα, σε διάφορα νοσοκομεία, χωρίς, όμως, τη χρήση μαγνητικού τομογράφου, ώστε να μειωθεί δραστικά το κόστος και να είναι ενδεχομένως πιο προσιτός ως θεραπεία. Κάθε μαγνητικός τομογράφος κοστίζει περίπου 1-3 εκατομμύρια ευρώ. Αν μπορείς να περιορίσεις το κόστος στο 1/4 του εκατομμυρίου, η διαφορά είναι τεράστια.
Η Ελίζα Κονοφάγου είναι κορυφαία επαγγελματίας στον τομέα της βιοϊατρικής μηχανικής. Αποφοίτησε από τη Σορβόννη από το Τμήμα Χημικής Φυσικής και αργότερα πήρε το Μάστερ της στη Βιοϊατρική Τεχνολογία από το Imperial College του Λονδινου. Έπειτα έγινε διδάκτορας Βιοϊατρικης Τεχνολογιας στο Πανεπιστήμιο του Χιούστον στο Τέξας και ακολούθησε μεταδιδακτορικές σπουδές στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ. Το 2003 εκλέχθηκε Επίκουρη Καθηγήτρια στο Τμήμα Βιοϊατρικής Τεχνολογίας στη Σχολή Μηχανικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών του Columbia όπου ίδρυσε και διευθύνει το Εργαστήριο Υπερήχων και Ελαστικής Απεικόνισης.
Με την εγγραφή σας, συμφωνείτε με τους Όρους Χρήσης μας (συμπεριλαμβανομένης της παραίτησης από ομαδικές αγωγές και των διατάξεων διαιτησίας) και αναγνωρίζετε την Πολιτική Απορρήτου μας.
