बातम्या

वृद्धांमध्ये आढळणारा सर्वात सामान्य आजार, अल्झायमर रोग, बहुतेक लोकांना त्रास देत आहे.

अल्झायमर रोगाच्या उपचारातील एक आव्हान म्हणजे मेंदूच्या ऊतींपर्यंत उपचारात्मक औषधांचा पुरवठा रक्त-मेंदूच्या अडथळ्यामुळे मर्यादित असतो. अभ्यासात असे आढळून आले की एमआरआय-निर्देशित कमी-तीव्रतेवर केंद्रित अल्ट्रासाऊंड अल्झायमर रोग किंवा पार्किन्सन रोग, मेंदूच्या ट्यूमर आणि अमियोट्रॉफिक लॅटरल स्क्लेरोसिससह इतर न्यूरोलॉजिकल विकार असलेल्या रुग्णांमध्ये रक्त-मेंदूचा अडथळा उलट उघडू शकतो.

वेस्ट व्हर्जिनिया विद्यापीठातील रॉकफेलर इन्स्टिट्यूट फॉर न्यूरोसायन्स येथे अलिकडेच झालेल्या एका लहान प्रूफ-ऑफ-कन्सेप्ट ट्रायलमध्ये असे दिसून आले आहे की अल्झायमर रोग असलेल्या रुग्णांना ज्यांना फोकस्ड अल्ट्रासाऊंडसह अॅड्यूकॅन्युमॅब इन्फ्युजन मिळाले होते त्यांनी रक्त-मेंदू अडथळा तात्पुरता उघडला आणि चाचणीच्या बाजूने मेंदूतील अमायलॉइड बीटा (Aβ) भार लक्षणीयरीत्या कमी केला. हे संशोधन मेंदूच्या विकारांवर उपचारांसाठी नवीन दरवाजे उघडू शकते.

रक्त-मेंदू अडथळा मेंदूला हानिकारक पदार्थांपासून संरक्षण देतो आणि आवश्यक पोषक तत्वांना त्यातून जाऊ देतो. परंतु रक्त-मेंदू अडथळा मेंदूपर्यंत उपचारात्मक औषधांचा पुरवठा रोखतो, अल्झायमर रोगावर उपचार करताना हे आव्हान विशेषतः तीव्र असते. जग जसजसे वय वाढत आहे तसतसे अल्झायमर रोगाने ग्रस्त असलेल्या लोकांची संख्या वर्षानुवर्षे वाढत आहे आणि त्याचे उपचार पर्याय मर्यादित आहेत, ज्यामुळे आरोग्यसेवेवर मोठा भार पडतो. अॅडुकॅन्युमॅब हे अमायलॉइड बीटा (Aβ)-बंधनकारक मोनोक्लोनल अँटीबॉडी आहे ज्याला अल्झायमर रोगाच्या उपचारांसाठी यूएस फूड अँड ड्रग अॅडमिनिस्ट्रेशन (FDA) ने मान्यता दिली आहे, परंतु रक्त-मेंदू अडथळामध्ये त्याचा प्रवेश मर्यादित आहे.

फोकस्ड अल्ट्रासाऊंड यांत्रिक लाटा निर्माण करतो ज्यामुळे कॉम्प्रेशन आणि डायल्युशन दरम्यान दोलन होतात. रक्तात इंजेक्शन दिल्यावर आणि अल्ट्रासोनिक फील्डच्या संपर्कात आल्यावर, बुडबुडे आसपासच्या ऊती आणि रक्तापेक्षा जास्त दाबले जातात आणि विस्तारतात. हे दोलन रक्तवाहिन्यांच्या भिंतीवर यांत्रिक ताण निर्माण करतात, ज्यामुळे एंडोथेलियल पेशींमधील घट्ट कनेक्शन ताणले जातात आणि उघडतात (खालील आकृती). परिणामी, रक्त-मेंदूच्या अडथळ्याची अखंडता धोक्यात येते, ज्यामुळे रेणू मेंदूमध्ये पसरू शकतात. रक्त-मेंदूचा अडथळा सुमारे सहा तासांत स्वतःहून बरा होतो.

रक्तवाहिन्यांमध्ये मायक्रोमीटर आकाराचे बुडबुडे असतात तेव्हा केशिकाच्या भिंतींवर दिशात्मक अल्ट्रासाऊंडचा परिणाम आकृतीमध्ये दर्शविला आहे. वायूच्या उच्च संकुचिततेमुळे, बुडबुडे आसपासच्या ऊतींपेक्षा जास्त आकुंचन पावतात आणि विस्तारतात, ज्यामुळे एंडोथेलियल पेशींवर यांत्रिक ताण येतो. या प्रक्रियेमुळे घट्ट कनेक्शन उघडतात आणि रक्तवाहिन्यांच्या भिंतीवरून अॅस्ट्रोसाइट एंडिंग देखील पडू शकतात, ज्यामुळे रक्त-मेंदूच्या अडथळ्याची अखंडता धोक्यात येते आणि अँटीबॉडी प्रसार वाढतो. याव्यतिरिक्त, फोकस्ड अल्ट्रासाऊंडच्या संपर्कात आलेल्या एंडोथेलियल पेशींनी त्यांच्या सक्रिय व्हॅक्युलर ट्रान्सपोर्ट क्रियाकलाप वाढवल्या आणि इफ्लक्स पंप फंक्शन दाबले, ज्यामुळे मेंदूचे अँटीबॉडीजचे क्लिअरन्स कमी झाले. आकृती बी उपचार वेळापत्रक दर्शविते, ज्यामध्ये अल्ट्रासाऊंड उपचार योजना विकसित करण्यासाठी संगणित टोमोग्राफी (CT) आणि चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (MRI), बेसलाइनवर 18F-फ्लुबिटाबॅन पॉझिट्रॉन उत्सर्जन टोमोग्राफी (PET), फोकस्ड अल्ट्रासाऊंड उपचारापूर्वी अँटीबॉडी इन्फ्यूजन आणि उपचारादरम्यान मायक्रोवेसिक्युलर इन्फ्यूजन आणि उपचार नियंत्रित करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या मायक्रोवेसिक्युलर स्कॅटरिंग अल्ट्रासाऊंड सिग्नलचे ध्वनिक निरीक्षण समाविष्ट आहे. फोकस्ड अल्ट्रासाऊंड उपचारानंतर मिळालेल्या प्रतिमांमध्ये T1-वेटेड कॉन्ट्रास्ट-एनहान्स्ड एमआरआयचा समावेश होता, ज्यामध्ये अल्ट्रासाऊंड उपचार केलेल्या क्षेत्रात रक्त-मेंदू अडथळा उघडा असल्याचे दिसून आले. २४ ते ४८ तासांच्या फोकस्ड अल्ट्रासाऊंड उपचारानंतर त्याच क्षेत्राच्या प्रतिमांमध्ये रक्त-मेंदू अडथळा पूर्णपणे बरा झाल्याचे दिसून आले. २६ आठवड्यांनंतर एका रुग्णाच्या फॉलो-अप दरम्यान १८F-फ्लुबिटाबॅन पीईटी स्कॅनमध्ये उपचारानंतर मेंदूमध्ये Aβ पातळी कमी झाल्याचे दिसून आले. आकृती C उपचारादरम्यान एमआरआय-मार्गदर्शित फोकस्ड अल्ट्रासाऊंड सेटअप दर्शविते. हेमिस्फेरिकल ट्रान्सड्यूसर हेल्मेटमध्ये १,००० पेक्षा जास्त अल्ट्रासाऊंड स्रोत आहेत जे एमआरआयच्या रिअल-टाइम मार्गदर्शनाचा वापर करून मेंदूतील एकाच केंद्रबिंदूवर एकत्रित होतात.

२००१ मध्ये, प्राण्यांच्या अभ्यासात फोकस्ड अल्ट्रासाऊंड रक्त-मेंदू अडथळा उघडण्यास प्रेरित करते हे प्रथम दिसून आले आणि त्यानंतरच्या प्रीक्लिनिकल अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की फोकस्ड अल्ट्रासाऊंड औषध वितरण आणि परिणामकारकता वाढवू शकते. तेव्हापासून, असे आढळून आले आहे की फोकस्ड अल्ट्रासाऊंड अल्झायमर असलेल्या रुग्णांमध्ये रक्त-मेंदू अडथळा सुरक्षितपणे उघडू शकतो जे औषध घेत नाहीत आणि स्तनाच्या कर्करोगाच्या मेंदूच्या मेटास्टेसेसमध्ये अँटीबॉडीज देखील वितरित करू शकतात.

मायक्रोबबल वितरण प्रक्रिया

मायक्रोबबल्स हे अल्ट्रासाऊंड कॉन्ट्रास्ट एजंट आहेत जे सामान्यतः अल्ट्रासाऊंड निदानात रक्त प्रवाह आणि रक्तवाहिन्यांचे निरीक्षण करण्यासाठी वापरले जातात. अल्ट्रासाऊंड थेरपी दरम्यान, ऑक्टाफ्लोरोप्रोपेनचे फॉस्फोलिपिड-लेपित नॉन-पायरोजेनिक बबल सस्पेंशन इंट्राव्हेनसद्वारे इंजेक्ट केले गेले (आकृती 1B). मायक्रोबबल्स अत्यंत पॉलीडिस्पर्स्ड असतात, ज्याचा व्यास 1 μm पेक्षा कमी ते 10 μm पेक्षा जास्त असतो. ऑक्टाफ्लोरोप्रोपेन हा एक स्थिर वायू आहे जो चयापचयित होत नाही आणि फुफ्फुसांमधून उत्सर्जित केला जाऊ शकतो. बुडबुड्यांना गुंडाळणारा आणि स्थिर करणारा लिपिड शेल तीन नैसर्गिक मानवी लिपिडपासून बनलेला असतो जो अंतर्जात फॉस्फोलिपिड्स प्रमाणेच चयापचयित केला जातो.

केंद्रित अल्ट्रासाऊंडची निर्मिती

रुग्णाच्या डोक्याभोवती असलेल्या अर्धगोलाकार ट्रान्सड्यूसर हेल्मेटद्वारे फोकस्ड अल्ट्रासाऊंड तयार केला जातो (आकृती 1C). हेल्मेट 1024 स्वतंत्रपणे नियंत्रित अल्ट्रासाऊंड स्रोतांनी सुसज्ज आहे, जे नैसर्गिकरित्या गोलार्धाच्या मध्यभागी केंद्रित आहेत. हे अल्ट्रासाऊंड स्रोत साइनसॉइडल रेडिओ-फ्रिक्वेन्सी व्होल्टेजद्वारे चालविले जातात आणि चुंबकीय अनुनाद इमेजिंगद्वारे निर्देशित अल्ट्रासोनिक लाटा उत्सर्जित करतात. रुग्ण हेल्मेट घालतो आणि अल्ट्रासाऊंड ट्रान्समिशन सुलभ करण्यासाठी डिगॅस केलेले पाणी डोक्याभोवती फिरते. अल्ट्रासाऊंड त्वचा आणि कवटीतून मेंदूच्या लक्ष्यापर्यंत प्रवास करते.

कवटीच्या जाडी आणि घनतेतील बदल अल्ट्रासाऊंड प्रसारावर परिणाम करतील, परिणामी अल्ट्रासाऊंडला जखमेपर्यंत पोहोचण्यासाठी थोडा वेगळा वेळ मिळेल. कवटीचा आकार, जाडी आणि घनतेबद्दल माहिती मिळविण्यासाठी उच्च-रिझोल्यूशन संगणित टोमोग्राफी डेटा मिळवून ही विकृती दुरुस्त केली जाऊ शकते. संगणक सिम्युलेशन मॉडेल तीक्ष्ण फोकस पुनर्संचयित करण्यासाठी प्रत्येक ड्राइव्ह सिग्नलच्या भरपाई फेज शिफ्टची गणना करू शकते. आरएफ सिग्नलच्या फेजवर नियंत्रण ठेवून, अल्ट्रासाऊंड इलेक्ट्रॉनिकरित्या केंद्रित केले जाऊ शकते आणि अल्ट्रासाऊंड सोर्स अॅरे हलविल्याशिवाय मोठ्या प्रमाणात ऊतींना कव्हर करण्यासाठी स्थित केले जाऊ शकते. हेल्मेट घालताना डोक्याच्या चुंबकीय अनुनाद इमेजिंगद्वारे लक्ष्य ऊतींचे स्थान निश्चित केले जाते. लक्ष्य व्हॉल्यूम अल्ट्रासोनिक अँकर पॉइंट्सच्या त्रिमितीय ग्रिडने भरलेले असते, जे प्रत्येक अँकर पॉइंटवर 5-10 एमएससाठी अल्ट्रासोनिक लाटा उत्सर्जित करतात, दर 3 सेकंदांनी पुनरावृत्ती होते. इच्छित बबल स्कॅटरिंग सिग्नल शोधल्याशिवाय अल्ट्रासोनिक पॉवर हळूहळू वाढविली जाते आणि नंतर 120 सेकंदांसाठी धरली जाते. लक्ष्य व्हॉल्यूम पूर्णपणे झाकले जाईपर्यंत ही प्रक्रिया इतर जाळ्यांवर पुनरावृत्ती केली जाते.

रक्त-मेंदू अडथळा उघडण्यासाठी ध्वनी लहरींचे मोठेपणा एका विशिष्ट मर्यादेपेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे, ज्याच्या पलीकडे ऊतींचे नुकसान होईपर्यंत वाढत्या दाबाच्या मोठेपणासह अडथळाची पारगम्यता वाढते, जे एरिथ्रोसाइट एक्सोस्मोसिस, रक्तस्त्राव, एपोप्टोसिस आणि नेक्रोसिस म्हणून प्रकट होते, जे बहुतेकदा बबल कोलॅप्सशी संबंधित असतात (ज्याला इनर्शियल कॅव्हिटेशन म्हणतात). थ्रेशोल्ड मायक्रोबबल आकार आणि शेल मटेरियलवर अवलंबून असतो. मायक्रोबबलद्वारे विखुरलेले अल्ट्रासोनिक सिग्नल शोधून आणि त्यांचा अर्थ लावून, एक्सपोजर सुरक्षित श्रेणीत ठेवता येते.

अल्ट्रासाऊंड उपचारानंतर, लक्ष्य स्थानावर रक्त-मेंदू अडथळा उघडा आहे की नाही हे निर्धारित करण्यासाठी कॉन्ट्रास्ट एजंटसह T1-भारित MRI वापरण्यात आला आणि एक्सट्राव्हेसेशन किंवा रक्तस्त्राव झाला आहे की नाही याची पुष्टी करण्यासाठी T2-भारित प्रतिमा वापरण्यात आल्या. आवश्यक असल्यास, ही निरीक्षणे इतर उपचारांमध्ये समायोजन करण्यासाठी मार्गदर्शन प्रदान करतात.

उपचारात्मक परिणामाचे मूल्यांकन आणि शक्यता

संशोधकांनी उपचारापूर्वी आणि नंतर 18F-फ्लुबिटाबॅन पॉझिट्रॉन उत्सर्जन टोमोग्राफीची तुलना करून मेंदूच्या Aβ भारावर उपचारांचा परिणाम मोजला, जेणेकरून उपचारित क्षेत्र आणि विरुद्ध बाजूच्या समान क्षेत्रामधील Aβ व्हॉल्यूममधील फरकाचे मूल्यांकन करता येईल. त्याच टीमने केलेल्या मागील संशोधनात असे दिसून आले आहे की फक्त अल्ट्रासाऊंडवर लक्ष केंद्रित केल्याने Aβ पातळी किंचित कमी होऊ शकते. या चाचणीत आढळलेली घट मागील अभ्यासांपेक्षाही जास्त होती.

भविष्यात, मेंदूच्या दोन्ही बाजूंना उपचारांचा विस्तार करणे हे रोगाच्या प्रगतीला विलंबित करण्यासाठी त्याच्या प्रभावीतेचे मूल्यांकन करण्यासाठी महत्त्वाचे असेल. याव्यतिरिक्त, दीर्घकालीन सुरक्षितता आणि परिणामकारकता निश्चित करण्यासाठी अधिक संशोधन आवश्यक आहे आणि ऑनलाइन एमआरआय मार्गदर्शनावर अवलंबून नसलेली किफायतशीर उपचारात्मक उपकरणे व्यापक उपलब्धतेसाठी विकसित केली पाहिजेत. तरीही, निष्कर्षांमुळे आशावाद निर्माण झाला आहे की Aβ साफ करणारे उपचार आणि औषधे अखेर अल्झायमरची प्रगती मंदवू शकतात.