Egy uniós támogatással kifejlesztett agyat utánzó chip segíthet abban, hogy a neurológiai betegségeket gyógyító hatóanyagok jobban hozzáférjenek az agyhoz, s ez akár az Alzheimer-kór kezelését is felgyorsíthatja, amint erről a Horizon, az EU kutatási és innovációs magazinja beszámolt – olvasható a Magyar Neurológiai Társaság oldalán.
Ha azt olvassuk, hogy emberi agy egy chipen, ez úgy hangzik, mintha egy sci-fi filmből származna és a gonosztevő kiborgot irányító kütyüt jelölné. Pedig nagyon is valóságos dologról van szó, egy olyan eszközről, amely kulcsfontosságú lesz a súlyos neurológiai betegségek, például az Alzheimer-kór hatékonyabb kezelésének kifejlesztésében.
Közhely, hogy az emberi agy nagyon összetett és rejtélyes szerv. Ahhoz, hogy még jobban megismerjük a működését, szükségünk van az idegsejtek és az agyba kísérleti céllal behelyezett eszközök elektronikus megfigyelésére.
A portugáliai Bragában működő Nemzetközi Ibériai Nanotechnológiai Laboratórium (INL) kutatói uniós támogatással egy egyedülálló, bélyeg méretű, agyat utánzó mikrochipet építettek a BrainChip4MED nevű, kétéves, jövő februárban lezáruló kutatási projekt keretében.
A kutatás keretében egyéves együttműködés valósult a Harvard Medical Schoolhoz tartozó Brigham and Women’s Hospital részlegeivel, amely úttörő szerepet játszik a szervekre épülő chipek (OoC) és a bioszenzorok fejlesztésében.
A kutatók által kifejlesztett zseniális, hüvelykujjnyi méretű eszköz hasonlít a számítógépekben vagy okostelefonokban található chipekhez, de sokkal összetettebb. A chipen lévő agy az emberi agy működését szimulálja, és a kémia, a technika és a biológia kombinációját felhasználva egy komplex mikro-bioszenzor rendszert hoz létre az új nanoterápiás módszerek valós idejű megfigyelésére.
A kutatók ehhez a folyadékok viselkedését és manipulációját mikroszkopikus méretű csatornákban és rendszerekben tanulmányozó mikrofluidikát alkalmazták, amikor a chipre több tíz és száz mikrométer közötti méretű – mikrocsatornát építettek, amelyeken keresztül folyadékok áramolhatnak.
Ez lehetővé teszi egyrészt egy anyag nagyon kis mennyiségének elemzését, másrészt sok minta egyidejű vizsgálatát, ami csökkenti a vizsgálat teljes költségét.
A kutatók egyik legfontosabb célja volt, hogy megoldják azt a problémát, hogyan lehet olyan hatóanyagokat kifejleszteni, amelyek képesek átjutni az úgynevezett vér-agy gáton.
Ez az agyi erek falán lévő szorosan záró sejtréteg biztosítja a legkevesebb átjárhatóságot az agy és a szervezet többi része között, emellett védi az agyat a vérben lévő toxinoktól, baktériumoktól és más káros anyagoktól.
A vér-agy gáton csak a legkisebb molekulák juthatnak át. Bár ez nagyon fontos védelmi szerepet játszik, ugyanakkor sokáig akadályozta a neurológiai rendellenességek kezelésére szolgáló gyógyszerek kifejlesztésére irányuló erőfeszítéseket.
Minden, az agy kezelésére, agyi betegségek gyógyítására szánt gyógyszernek ugyanis át kell jutnia ezen a membránon, hogy elérje a célpontját. Embereken végzett tesztek hiányában azonban kevés jó módszer áll rendelkezésre annak megállapítására, hogy egy gyógyszer mennyire lesz képes behatolni magába az agyba.
Jellemző a helyzetre, hogy ma mindössze négy kereskedelmi forgalomban kapható Alzheimer-kór elleni gyógyszer létezik, és ezek közül egyik sem magát az Alzheimer-kórt kezeli, csupán a tünetekre hatnak. Ez azért van, mert a gyógyszeripari vállalatoknak nagy összegeket kell befektetniük olyan gyógyszerekbe, amelyekről nem biztos, hogy átjutnak a vér-agy gáton. Ezért inkább nem teszik.
Egy gyógyszergyártó cég akár dollármilliókat is költhet egy gyógyszer kifejlesztésére, csak hogy végül kiderüljön, hogy az nem képes átjutni a vér-agy gáton. Az INL-ben kifejlesztett agyat utánzó chip ezt a problémát oldja meg.
A projekt kutatói egyfajta bioorganikus anyag segítségével rekonstruálták a vér-agy gát membránját a chipen. Míg más kutatócsoportok polimer komponensekből álló gátakat próbáltak készíteni, az INL-ben biológiai membránt használtak.
Ezzel az új különleges eszközzel a kutatók képesek lesznek a fejlesztés alatt álló hatóanyagokat a chipbe fecskendezni, hogy nyomon követhessék a hatásukat, és megnézhessék, mennyire képesek ezek behatolni az agyba. Egy füst alatt az ilyen „szerv a chipen” típusú eszközök potenciális alternatívát kínálnak az állatkísérletek helyett.
Forrás: Magyar Neurológiai Társaság
