Разработаны мозговые имплантаты для лечения эпилепсии, артрита и даже недержания мочи

Стартапы по всему миру проводят клинические испытания в секторе, который может изменить жизнь людей и к 2030–м годам будет стоить более 15 млрд фунтов стерлингов.

Оран Ноулсон, британский подросток с тяжелым типом эпилепсии, называемым синдромом Леннокса-Гасто, стал первым человеком в мире, который в октябре прошлого года опробовал новый мозговой имплантат и добился феноменальных результатов – его дневные приступы сократились на 80%.

«Это оказало огромное влияние на его жизнь и уберегло его от падений и травм, которые у него были раньше», — говорит Мартин Тисдалл, детский нейрохирург-консультант больницы Грейт-Ормонд-стрит (Gosh) в Лондоне, который имплантировал устройство. «Его мать говорила о том, что у него значительно улучшилось качество жизни, а также когнитивные способности: он стал более внимательным и вовлеченным».

Нейростимулятор Орана расположен под черепом и посылает постоянные электрические сигналы глубоко в мозг с целью блокирования аномальных импульсов, которые вызывают судороги. Имплантат под названием Picostim размером с батарею мобильного телефона подзаряжается через наушники и работает по-разному в зависимости от дня и ночи.

«Устройство способно записывать данные из мозга, измерять мозговую активность, и это позволяет нам думать о том, как мы могли бы использовать эту информацию для повышения эффективности стимуляции, которую получают дети», — говорит Тисдалл. «Что мы действительно хотим сделать, так это обеспечить это лечение в Национальной службе здравоохранения».

В рамках пилотного проекта в ближайшие недели имплантат будет установлен еще трем детям с синдромом Леннокса-Гасто, а в начале следующего года будет проведено полноценное испытание с участием 22 детей. Если все пройдет успешно, академические спонсоры – Gosh и Университетский колледж Лондона – подадут заявку на одобрение регулирующих органов.

Тим Денисон – профессор инженерных наук Оксфордского университета, соучредитель и главный инженер лондонской компании Amber Therapeutics, которая разработала имплантат совместно с университетом, — надеется, что устройство будет доступно в Национальной службе здравоохранения через четыре-пять лет и по всему миру.

Эта технология является частью растущего числа нейронных имплантатов, разрабатываемых для лечения широкого спектра заболеваний, включая рак головного мозга, хроническую боль, ревматоидный артрит, болезнь Паркинсона, недержание мочи и шум в ушах. Эти устройства более сложны, чем предыдущие имплантаты, поскольку они не просто расшифровывают электрическую активность мозга, но и регулируют ее. Кроме того, в этом секторе Европа соревнуется с США в разработке технологий, которые изменят жизнь людей.

Amber — не единственная компания, работающая над мозговыми имплантатами для лечения эпилепсии. Калифорнийская компания NeuroPace разработала устройство, реагирующее на аномальную активность мозга, и оно было одобрено регулирующим органом США для лиц старше 18 лет. Однако батарейка не перезаряжается, и через несколько лет ее необходимо заменить хирургическим путем. Другие устройства устанавливаются в грудную клетку с проводами, идущими к мозгу, и их необходимо переоборудовать по мере роста ребенка.

Стоит упомянуть мозговые чипы, и большинство людей вспоминают о стартапе Илона Маска Neuralink, также базирующемся в Калифорнии. Компания только что имплантировала мозговой чип еще одному человеку с травмой спинного мозга. Устройство использует крошечные провода тоньше человеческого волоса, чтобы улавливать сигналы от мозга и преобразовывать их в действия.

Имплантат был изменен после того, как несколько проводов сдвинулись с места у первого человека, получившего его в январе, Ноланда Арбо, который был парализован ниже шеи. Это позволило ему мысленно управлять курсором мыши на экране компьютера, что, по его словам, напоминает джедая из «Звездных войн», «использующего силу».

Другие американские компании, такие как Synchron, поддерживаемые Биллом Гейтсом и Джеффом Безосом, также недавно имплантировали интерфейсы мозг-компьютер (BCI) людям, которые не могут двигаться или говорить.

Но ученые утверждают, что эти имплантаты просто расшифровывают электрические сигналы. Напротив, ряд компаний из США, Великобритании и Европы, таких как Amber, работают над модуляцией сигналов в рамках так называемой «BCI–терапии» — глубокой стимуляции мозга для лечения заболеваний. Имплантат Amber также используется в научных исследованиях по лечению болезни Паркинсона, хронической боли и множественной системной атрофии, которая вызывает постепенное повреждение нервных клеток головного мозга. Компания также спонсировала первое исследование в Бельгии по лечению недержания мочи, результаты которого были многообещающими.

Другая технология будет опробована на людях в ходе клинических испытаний, которые начнутся через несколько недель, с использованием первого мозгового имплантата, изготовленного из графена, «чудо-материала», открытого в Манчестерском университете два десятилетия назад.

Команда медиков Королевской больницы Солфорда установит устройство с 64 графеновыми электродами на мозг пациента с глиобластомой, быстрорастущим видом рака головного мозга. Он будет стимулировать и считывать нейронную активность с высокой точностью, чтобы при удалении опухоли не пострадали другие участки мозга. Имплантат удаляется после операции.

«Мы используем интерфейс, чтобы определить, где находится глиобластома, и удалить ее, не затрагивая такие функциональные области, как речь или когнитивные способности», — говорит Каролина Агилар, соучредитель и исполнительный директор Inbrain Neuroelectronics, базирующейся в Барселоне компании, которая разработала имплантат совместно с Каталонским институтом нейрохирургии. Нанонаука и нанотехнологии и Манчестерский университет.

Традиционно в имплантатах использовались платина и иридий, но графен, изготовленный из углерода, является ультратонким, безвредным для тканей человека и способным очень избирательно декодировать и модулировать.

Компания Inbrain планирует провести клинические испытания аналогичного имплантата, работающего на базе искусственного интеллекта, для людей с болезнью Паркинсона, эпилепсией и проблемами с речью, вызванными инсультами.

Профессор Костас Костарелос, заведующий кафедрой наномедицины Манчестерского университета, а также соучредитель Inbrain и главный исследователь исследования глиобластомы, говорит, что компания стремится «разработать более интеллектуальную имплантируемую систему».

Устройства на базе искусственного интеллекта с 1024 электрическими контактами «помогут подобрать наилучшую терапию для каждого пациента, и неврологам не придется программировать все эти контакты индивидуально, как сегодня», — говорит он.

Компания Inbrain сотрудничает с немецкой фармацевтической фирмой Merck в разработке графенового устройства для стимуляции блуждающего нерва, который отвечает за различные функции организма, включая пищеварение, частоту сердечных сокращений и дыхание, для лечения тяжелых хронических воспалительных, метаболических и эндокринных заболеваний, таких как ревматоидный артрит.

Компания Galvani Bioelectronics, созданная в 2016 году второй по величине британской фармацевтической фирмой GSK и дочерней компанией Alphabet Verily Life Sciences, является ведущим разработчиком терапии, направленной на лечение ревматоидного артрита путем стимуляции селезеночного нерва. Компания Galvani начала клинические испытания с участием пациентов в Великобритании, США и Нидерландах, и первые результаты ожидаются в течение шести-двенадцати месяцев.

Согласно проверенным исследованиям рынка, рынок биоэлектроники, который объединяет биологическую науку и электротехнику, сейчас оценивается в 8,7 миллиарда долларов, а к 2031 году, по прогнозам, достигнет более 20 миллиардов долларов (15 миллиардов фунтов стерлингов). Эта область сосредоточена на периферической нервной системе, которая передает сигналы от мозга к органам и обратно. Добавьте сюда нейромодуляцию, ориентированную на мозг, и ИМК, и общий объем рынка может превысить 25 миллиардов долларов, считает Агилар.

В то время как компании по нейромодуляции в США активно разрабатывают устройства для лечения хронической боли и апноэ во сне, число стартапов в Европе растет. Компания MintNeuro, филиал Имперского колледжа Лондона, работает над чипами нового поколения, которые могут быть объединены в крошечные имплантаты, и сотрудничает с Amber. Первый проект, финансируемый за счет гранта Innovate UK, заключается в разработке имплантата для лечения смешанного недержания мочи.

Компания Neurosoft в Женеве разработала устройства в форме тонких металлических пленок на растягивающемся силиконе, которые, благодаря своей мягкости, оказывают меньшее давление на мозг и кровеносные сосуды. Это устройство предназначено для лечения тяжелого шума в ушах, которым страдают 120 миллионов человек по всему миру.

Николас Вачикурас, исполнительный директор компании, говорит: «Несмотря на то, что шум в ушах часто начинается с повреждения ушей, как правило, из-за громкого шума … он может вызвать изменения в работе головного мозга и, по сути, стать неврологическим расстройством».

Компания Newronika, основанная в 2009 году 13 нейрохирургами, неврологами, инженерами и другими учеными из исследовательского центра Policlinico в Милане и Миланского университета, разработала перезаряжаемый глубинный нейростимулятор головного мозга для лечения болезни Паркинсона. Он способен к стимуляции по замкнутому циклу, который момент за моментом адаптируется к состоянию пациента и все еще тестируется на пациентах.

«Когда дело доходит до передачи методов лечения в Национальную службу здравоохранения и их распространения по всему миру, Европа и Великобритания могут идти рука об руку с Соединенными Штатами», — говорит Денисон. «Это честная гонка, и мы намерены бороться за нее».

Похожие записи:

Врачи воодушевлены ранней стадией испытания терапии рассеянного склероза стволовыми клетками Исследование предполагает, что вирусы, живущие в кишечнике человека, могут помочь регулировать стресс Исследование показало, что приложение для смартфонов может помочь выявить причину раннего развития деменции Тренд TikTok вводит в заблуждение людей, которые могут упустить серьёзное заболевание Синдром «автопивоварни» обнаружен у 50-летней женщины