ข่าว

โรคอัลไซเมอร์ ซึ่งเป็นโรคที่พบบ่อยที่สุดในผู้สูงอายุ สร้างความเดือดร้อนให้กับคนส่วนใหญ่

หนึ่งในความท้าทายในการรักษาโรคอัลไซเมอร์คือ การนำส่งยาไปยังเนื้อเยื่อสมองถูกจำกัดด้วยอุปสรรคเลือดสมอง การศึกษาพบว่าการตรวจด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (MRI) ที่มีความเข้มข้นต่ำและโฟกัสอัลตราซาวนด์ (ultra-focused ultrasound) สามารถเปิดอุปสรรคเลือดสมองได้อย่างกลับคืนในผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์หรือโรคทางระบบประสาทอื่นๆ เช่น โรคพาร์กินสัน เนื้องอกในสมอง และโรคกล้ามเนื้ออ่อนแรงชนิดอะไมโอโทรฟิก แลเทอรัล สเคลอโรซิส

การทดลองพิสูจน์แนวคิดขนาดเล็กเมื่อเร็วๆ นี้ที่สถาบัน Rockefeller Institute for Neuroscience แห่งมหาวิทยาลัยเวสต์เวอร์จิเนีย แสดงให้เห็นว่าผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์ที่ได้รับยา aducanumab ร่วมกับอัลตราซาวนด์แบบโฟกัส สามารถเปิดกั้นเลือดสมองได้ชั่วคราว ช่วยลดภาระของอะไมลอยด์เบตา (Aβ) ในสมองของฝ่ายทดลองได้อย่างมีนัยสำคัญ การวิจัยนี้อาจเปิดประตูสู่การรักษาโรคทางสมองรูปแบบใหม่

กำแพงกั้นเลือดสมองช่วยปกป้องสมองจากสารอันตราย พร้อมทั้งช่วยให้สารอาหารที่จำเป็นผ่านเข้าไปได้ อย่างไรก็ตาม กำแพงกั้นเลือดสมองยังขัดขวางการนำส่งยารักษาโรคไปยังสมอง ซึ่งเป็นความท้าทายที่สำคัญอย่างยิ่งในการรักษาโรคอัลไซเมอร์ เมื่อโลกมีอายุมากขึ้น จำนวนผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์ก็เพิ่มขึ้นทุกปี และทางเลือกในการรักษาก็มีจำกัด จึงเป็นภาระหนักสำหรับการดูแลสุขภาพ Aducanumab เป็นโมโนโคลนอลแอนติบอดีที่จับกับอะไมลอยด์เบต้า (Aβ) ซึ่งได้รับการรับรองจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา (FDA) สำหรับการรักษาโรคอัลไซเมอร์ แต่การผ่านทะลุกำแพงกั้นเลือดสมองยังมีจำกัด

คลื่นอัลตราซาวนด์แบบโฟกัสจะสร้างคลื่นกลที่ทำให้เกิดการสั่นระหว่างการบีบอัดและการเจือจาง เมื่อฉีดเข้าไปในเลือดและสัมผัสกับสนามอัลตราซาวนด์ ฟองอากาศจะบีบอัดและขยายตัวมากกว่าเนื้อเยื่อโดยรอบและเลือด การสั่นเหล่านี้สร้างแรงกดเชิงกลบนผนังหลอดเลือด ทำให้การเชื่อมต่อที่แน่นหนาระหว่างเซลล์บุผนังหลอดเลือดยืดออกและเปิดออก (ภาพด้านล่าง) ส่งผลให้ความสมบูรณ์ของกำแพงกั้นเลือดสมองลดลง ทำให้โมเลกุลสามารถแพร่กระจายเข้าสู่สมองได้ กำแพงกั้นเลือดสมองจะสมานตัวเองได้ภายในเวลาประมาณหกชั่วโมง

ภาพแสดงผลของคลื่นอัลตราซาวนด์แบบกำหนดทิศทางต่อผนังหลอดเลือดฝอยเมื่อมีฟองอากาศขนาดไมโครเมตรอยู่ในหลอดเลือด เนื่องจากก๊าซมีความสามารถในการบีบอัดสูง ฟองอากาศจึงหดตัวและขยายตัวมากกว่าเนื้อเยื่อโดยรอบ ก่อให้เกิดแรงกดเชิงกลต่อเซลล์บุผนังหลอดเลือด กระบวนการนี้ทำให้การเชื่อมต่อที่แน่นหนาเปิดออก และอาจทำให้ปลายแอสโตรไซต์หลุดออกจากผนังหลอดเลือด ส่งผลให้ความสมบูรณ์ของกำแพงกั้นเลือดสมองลดลงและส่งเสริมการแพร่กระจายของแอนติบอดี นอกจากนี้ เซลล์บุผนังหลอดเลือดที่ได้รับคลื่นอัลตราซาวนด์แบบกำหนดทิศทางยังช่วยเพิ่มกิจกรรมการขนส่งแวคิวโอลาร์แบบแอคทีฟและยับยั้งการทำงานของปั๊มขับของเหลวออก จึงทำให้การกำจัดแอนติบอดีของสมองลดลง รูปที่ B แสดงตารางการรักษา ซึ่งประกอบด้วยการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ (CT) และการถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (MRI) เพื่อพัฒนาแผนการรักษาด้วยอัลตราซาวนด์ การตรวจเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน (PET) ด้วย 18F-flubitaban ในช่วงเริ่มต้น การให้แอนติบอดีก่อนการรักษาด้วยอัลตราซาวนด์แบบโฟกัส และการให้ไมโครเวสิคูลาร์ระหว่างการรักษา และการตรวจสอบสัญญาณเสียงของสัญญาณอัลตราซาวนด์แบบกระจายตัวของไมโครเวสิคูลาร์ที่ใช้ควบคุมการรักษา ภาพที่ได้จากการรักษาด้วยอัลตราซาวนด์แบบโฟกัส ได้แก่ การตรวจ MRI ที่มีคอนทราสต์เสริมน้ำหนัก T1 ซึ่งแสดงให้เห็นว่ากำแพงกั้นเลือดสมองเปิดอยู่บริเวณที่รักษาด้วยอัลตราซาวนด์ ภาพบริเวณเดียวกันหลังจากการรักษาด้วยอัลตราซาวนด์แบบโฟกัส 24 ถึง 48 ชั่วโมง แสดงให้เห็นว่ากำแพงกั้นเลือดสมองหายสนิท การสแกน PET ด้วย 18F-flubitaban ระหว่างการติดตามผลในผู้ป่วยรายหนึ่ง 26 สัปดาห์ต่อมา พบว่าระดับ Aβ ในสมองลดลงหลังการรักษา รูปที่ C แสดงการตั้งค่าอัลตราซาวนด์แบบโฟกัสที่นำทางด้วย MRI ระหว่างการรักษา หมวกแปลงสัญญาณทรงครึ่งวงกลมประกอบด้วยแหล่งอัลตราซาวนด์มากกว่า 1,000 แหล่งที่รวมเข้าด้วยกันที่จุดโฟกัสเดียวในสมองโดยใช้การนำทางแบบเรียลไทม์จาก MRI

ในปี พ.ศ. 2544 ได้มีการพิสูจน์เป็นครั้งแรกว่าอัลตราซาวนด์แบบโฟกัสสามารถกระตุ้นการเปิดของกำแพงกั้นเลือดสมองในการทดลองกับสัตว์ และการศึกษาก่อนการทดลองทางคลินิกที่ตามมาแสดงให้เห็นว่าอัลตราซาวนด์แบบโฟกัสสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการนำส่งยาและประสิทธิผลได้ นับแต่นั้นมา พบว่าอัลตราซาวนด์แบบโฟกัสสามารถเปิดกำแพงกั้นเลือดสมองได้อย่างปลอดภัยในผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์ที่ไม่ได้รับยา และยังสามารถส่งแอนติบอดีไปยังมะเร็งเต้านมที่แพร่กระจายไปยังสมองได้อีกด้วย

กระบวนการส่งมอบไมโครบับเบิล

ไมโครบับเบิลเป็นสารทึบแสงอัลตราซาวนด์ที่มักใช้เพื่อสังเกตการไหลเวียนของเลือดและหลอดเลือดในการวินิจฉัยด้วยอัลตราซาวนด์ ในระหว่างการรักษาด้วยอัลตราซาวนด์ จะมีการฉีดสารแขวนลอยแบบฟองฟอสโฟลิปิดที่ไม่ก่อให้เกิดไพโรเจนิกของออกตาฟลูโอโรโพรเพนเข้าเส้นเลือดดำ (รูปที่ 1B) ไมโครบับเบิลมีการกระจายตัวสูง โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่น้อยกว่า 1 ไมโครเมตร ถึงมากกว่า 10 ไมโครเมตร ออกตาฟลูโอโรโพรเพนเป็นก๊าซที่เสถียรซึ่งไม่ถูกเผาผลาญและสามารถขับออกทางปอดได้ เปลือกไขมันที่ห่อหุ้มและทำให้ฟองคงตัวประกอบด้วยลิพิดธรรมชาติของมนุษย์สามชนิดที่ถูกเผาผลาญในลักษณะเดียวกับฟอสโฟลิปิดภายในร่างกาย

การสร้างคลื่นอัลตราซาวนด์แบบโฟกัส

คลื่นอัลตราซาวนด์แบบโฟกัสถูกสร้างขึ้นโดยหมวกทรานสดิวเซอร์ทรงครึ่งวงกลมที่ล้อมรอบศีรษะของผู้ป่วย (รูปที่ 1C) หมวกนี้มีแหล่งกำเนิดคลื่นอัลตราซาวนด์ที่ควบคุมได้อย่างอิสระ 1,024 แหล่ง ซึ่งถูกโฟกัสตามธรรมชาติที่กึ่งกลางของสมอง แหล่งกำเนิดคลื่นอัลตราซาวนด์เหล่านี้ขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้าความถี่วิทยุแบบไซน์ และปล่อยคลื่นอัลตราซาวนด์ที่ควบคุมโดยการสร้างภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ผู้ป่วยจะสวมหมวกและน้ำที่ระบายก๊าซออกจะไหลเวียนรอบศีรษะเพื่ออำนวยความสะดวกในการส่งคลื่นอัลตราซาวนด์ คลื่นอัลตราซาวนด์จะเดินทางผ่านผิวหนังและกะโหลกศีรษะไปยังเป้าหมายที่สมอง

การเปลี่ยนแปลงความหนาและความหนาแน่นของกะโหลกศีรษะจะส่งผลต่อการแพร่กระจายของคลื่นอัลตราซาวนด์ ส่งผลให้ระยะเวลาที่คลื่นอัลตราซาวนด์ไปถึงบริเวณรอยโรคแตกต่างกันเล็กน้อย ความผิดเพี้ยนนี้สามารถแก้ไขได้โดยการรับข้อมูลเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ความละเอียดสูงเพื่อให้ได้ข้อมูลเกี่ยวกับรูปร่าง ความหนา และความหนาแน่นของกะโหลกศีรษะ แบบจำลองจำลองด้วยคอมพิวเตอร์สามารถคำนวณการชดเชยเฟสชิฟต์ของสัญญาณขับเคลื่อนแต่ละสัญญาณเพื่อเรียกคืนโฟกัสที่คมชัด ด้วยการควบคุมเฟสของสัญญาณ RF อัลตราซาวนด์สามารถโฟกัสและจัดตำแหน่งด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์เพื่อให้ครอบคลุมเนื้อเยื่อจำนวนมากโดยไม่ต้องเคลื่อนย้ายอาร์เรย์แหล่งกำเนิดอัลตราซาวนด์ ตำแหน่งของเนื้อเยื่อเป้าหมายถูกกำหนดโดยการถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของศีรษะขณะสวมหมวกนิรภัย ปริมาตรเป้าหมายจะถูกเติมด้วยตารางสามมิติของจุดยึดอัลตราโซนิก ซึ่งจะปล่อยคลื่นอัลตราซาวนด์ที่จุดยึดแต่ละจุดเป็นเวลา 5-10 มิลลิวินาที ทำซ้ำทุก 3 วินาที กำลังอัลตราโซนิกจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจนกระทั่งตรวจพบสัญญาณการกระเจิงของฟองอากาศที่ต้องการ จากนั้นค้างไว้ 120 วินาที กระบวนการนี้จะถูกทำซ้ำบนตาข่ายอื่นๆ จนกระทั่งครอบคลุมปริมาตรเป้าหมายทั้งหมด

การเปิดกำแพงกั้นเลือดสมองจำเป็นต้องใช้แอมพลิจูดของคลื่นเสียงที่สูงกว่าเกณฑ์ที่กำหนด ซึ่งหากเกินกว่านั้น ความสามารถในการซึมผ่านของกำแพงจะเพิ่มขึ้นตามแอมพลิจูดของความดันที่เพิ่มขึ้น จนกระทั่งเกิดความเสียหายของเนื้อเยื่อ ซึ่งแสดงอาการต่างๆ เช่น การขับเม็ดเลือดแดงออก เลือดออก อะพอพโทซิส และเนื้อตาย ซึ่งทั้งหมดนี้มักเกี่ยวข้องกับการยุบตัวของฟองอากาศ (เรียกว่า โพรงเฉื่อย) เกณฑ์นี้ขึ้นอยู่กับขนาดของไมโครบับเบิลและวัสดุของเปลือกหุ้ม การตรวจจับและตีความสัญญาณอัลตราโซนิกที่กระจัดกระจายโดยไมโครบับเบิล ช่วยให้สามารถรักษาระดับการรับแสงให้อยู่ในช่วงที่ปลอดภัย

หลังการรักษาด้วยอัลตราซาวนด์ จะใช้ MRI แบบ T1-weighted ร่วมกับสารทึบรังสีเพื่อตรวจสอบว่าบริเวณกั้นเลือดสมองเปิดอยู่หรือไม่ และใช้ภาพ T2-weighted เพื่อยืนยันว่ามีภาวะเลือดออกหรือภาวะเลือดออกนอกหลอดเลือดหรือไม่ ข้อมูลเหล่านี้จะช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนการรักษาอื่นๆ ได้หากจำเป็น

การประเมินและแนวโน้มผลการรักษา

นักวิจัยได้วัดผลของการรักษาต่อปริมาณ Aβ ในสมองโดยการเปรียบเทียบภาพถ่ายเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน 18F-flubitaban ก่อนและหลังการรักษา เพื่อประเมินความแตกต่างของปริมาตร Aβ ระหว่างบริเวณที่ได้รับการรักษาและบริเวณ A ที่คล้ายกันในฝั่งตรงข้าม งานวิจัยก่อนหน้านี้โดยทีมวิจัยเดียวกันแสดงให้เห็นว่าการโฟกัสอัลตราซาวนด์เพียงอย่างเดียวสามารถลดระดับ Aβ ได้เล็กน้อย การลดลงที่สังเกตได้ในการทดลองนี้ยิ่งมากกว่าการศึกษาก่อนหน้านี้

ในอนาคต การขยายการรักษาไปยังสมองทั้งสองซีกจะเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการประเมินประสิทธิภาพในการชะลอการลุกลามของโรค นอกจากนี้ ยังจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อประเมินความปลอดภัยและประสิทธิภาพในระยะยาว และจำเป็นต้องพัฒนาอุปกรณ์การรักษาที่คุ้มค่าและไม่ต้องใช้ระบบนำทางด้วย MRI ออนไลน์ เพื่อให้มีการใช้งานอย่างแพร่หลายมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ผลการวิจัยได้จุดประกายความหวังที่ว่าการรักษาและยาที่กำจัด Aβ จะสามารถชะลอการลุกลามของโรคอัลไซเมอร์ได้ในที่สุด