Mikrostrukturalne zmiany w mózgu często są zapowiedzią poważniejszych uszkodzeń tkanki związanych z wieloma chorobami neurodegeneracyjnymi, ale dotychczas wykorzystywane konwencjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) nie pozwala na ich wykrywanie. Innowacyjne metodologie MRI stanowią rozwiązanie tej kwestii, umożliwiając wcześniejszą diagnozę i leczenie, które ma szansę zatrzymać rozwój choroby już w jej pierwszych stadiach.

MRI to nieinwazyjna technika obrazowania, która umożliwia generowanie szczegółowych obrazów tkanek i narządów u przytomnych pacjentów. Najczęściej wykorzystuje się ją do obrazowania mózgu, jako że pozwala ona na wizualizację atrofii (zmniejszania objętości) konkretnych obszarów mózgu oraz wykrywanie lezji w tkance mózgowej, które są charakterystyczne dla wielu chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera, choroba Parkinsona (PD) i stwardnienie rozsiane (MS).

Mikrostrukturalne zmiany takie jak utrata osłonki mielinowej często zapowiadają wystąpienie atrofii lub lezji, jednak ich wykrycie nie jest możliwe przy zastosowaniu konwencjonalnego MRI. Przy wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie” zespół projektu MICROBRADAM opracował nowe techniki MRI, które pokonują te ograniczenia, w efekcie zwiększając skuteczność leczenia.

Uszkodzone sieci

Transmisja informacji pomiędzy neuronami w dużym stopniu opiera się na propagacji potencjałów czynnościowych aksonów neuronów wysyłających informacje do neuronów otrzymujących. Aksony otoczone są tłuszczową osłonką mielinową, która spełnia podobną funkcję, co izolacja kabla elektrycznego zapobiegająca utracie sygnału i zwiększająca szybkość transdukcji. Mózg składa się z wielkoskalowych układów sieci, które dzielą się na wiele wyspecjalizowanych obszarów. Brak mieliny uniemożliwia interakcję pomiędzy mózgiem a oddalonymi od niego obszarami, upośledzając jego pracę. Wiele postępujących chorób mózgu wpływa na mielinizację, w efekcie zaburzając integralność neurotransmisji.

Im wolniej, tym lepiej

Pomimo tak ważnej roli, jaką odgrywa mielina w chorobach neurodegeneracyjnych, bezpośrednie zobrazowanie jej możliwe jest tylko z zastosowaniem inwazyjnych technik. Federico Giove z Centrum Nauki i Badań im. Enrico Fermiego (strona internetowa w języku włoskim), koordynator projektu, wyjaśnia: „Konwencjonalne MRI wykorzystuje szybką dynamikę cząsteczek wody poddawanych działaniu pola magnetycznego. Nasza nowatorska metodologia charakteryzuje się zwiększoną czułością na wolniejszą dynamikę cząsteczek wody, co umożliwia dokładniejsze zbadanie złożonej mikrostruktury tkanki i wykrycie uszkodzenia mieliny”.

.... ZOBACZ RÓWNIEŻ: Hiszpańscy lekarze: epilepsja może sprzyjać zgonom zakażonych seniorów Palenie i waping zwiększają zagrożenie ze strony COVID-19 Zamień papierowe zlecenia na elektroniczne

Korzyści dla leczenia chorób neurodegeneracyjnych wykazane podczas badań przedklinicznych i klinicznych

Proponowana przez zespół projektu MICROBRADAM metodologia MRI pozwala na wykrycie niewielkich zmian w istocie szarej i białej, które są charakterystyczne dla choroby Parkinsona i stwardnienia rozsianego, co nie jest możliwe w przypadku konwencjonalnego MRI. Pozwoli to na wcześniejsze wykrycie choroby i poprawi monitorowanie jej rozwoju, a także zwiększy skuteczność leczenia. Nieoczekiwanie badania wykazały także znaczne ograniczenie czułości metalowych elektrod, co wpływa na jakość funkcjonalnego obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (fMRI) z ich wykorzystaniem. W rezultacie naukowcy mogli opracować innowacyjne podejście do neurostymulacji pozwalające na poznanie wpływu głębokiej stymulacji mózgu (DBS na jego działanie). Zespół dopracowuje teraz nowe paradygmaty, które umożliwią głęboką stymulację mózgu i stymulację rdzenia kręgowego wpływającą na szlaki istotne w przypadku PD, depresji, bólu i urazu rdzenia kręgowego. Partnerzy złożyli już dwa wnioski patentowe.

„Proponowana przez nas metoda okazała się niezwykle skuteczna w diagnozie i charakterystyce wczesnego stadium MS. Chociaż rokowania pacjentów zależą zarówno od wczesnej diagnozy, jak i podjęcia skutecznego leczenia, wczesne rozpoznanie choroby często skutkuje lepszymi rezultatami. Na horyzoncie pojawiły się leki hamujące rozwój chorób neurodegeneracyjnych, przez co wczesna diagnoza jest jeszcze bardziej istotna”, mówi Giove. Zespół projektu opracował nowe modalności MRI pozwalające na wykrywanie niewielkich zmian w tkance mózgowej jeszcze przed pojawieniem się pierwszych objawów. Projekt MICROBRADAM nie tylko przyczyni się do zwiększenia skuteczności leczenia, ale także przyspieszy prace nad nowymi lekami i terapiami ukierunkowanymi na demielinizację.

© Unia Europejska, [2020] | źródło: CORDIS