Sprawia, że ​​implanty ślimakowe znacznie bardziej efektywne

Zespół naukowców z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii (UNSW) w Australii znalazł sposób na wykorzystanie elektrod w implantach ślimakowych do zastosowania ukierunkowanej terapii genowej i regeneracji uszkodzonych nerwów słuchowych w uchu. Ich badania opublikowano dzisiaj w Science Translational Medicine .

Utrata słuchu jest najczęstszym rodzajem utraty czucia, dotykającym jednego na pięciu dorosłych mieszkańców USA. Dla wielu osób aparat słuchowy wystarczy, aby skorygować upośledzenie. W przypadku cięższych przypadków utraty słuchu może być konieczny implant ślimakowy.

reklamaReklama

Ale implanty nie przywracają pełnego zakresu słuchu. "Osoby z implantami ślimakowymi dobrze sobie radzą ze zrozumieniem mowy, ale ich percepcja wysokości tonu może być niska, więc często tracą radość z muzyki" - powiedział w publikacji prasowej starszy autor badań Gary Housley, profesor UNSW.

Dowiedz się więcej o utracie słuchu i jak nią zarządzać »

Problem

Istnieje wiele rodzajów ubytków słuchu, w zależności od miejsca uszkodzenia na ścieżce między uchem a mózgiem. W przypadku osób z implantami ślimakowymi uszkodzenie słuchu występuje wewnątrz ucha, w ślimaku. Ślimak jest pokryty tysiącami maleńkich włosów, które wibrują, gdy wykryją fale dźwiękowe, a następnie przekazują sygnał, że komórki nerwowe przenoszą się do mózgu. Te komórki są bardzo wrażliwe i mogą umrzeć z dowolnej liczby przyczyn.

reklama

Istnieją również komórki znajdujące się w pobliżu, które odgrywają istotną rolę w słuchaniu, i one też łatwo umierają. Tworzą substancje zwane neurotrofinami, białka, które wspierają komórki nerwowe i pozwalają im rosnąć. Kiedy te komórki umierają, komórki nerwowe, które wysyłają sygnały do ​​mózgu, tracą swoją sieć wsparcia. Głodując neurotrofiny, komórki nerwowe również umierają.

Implant dźwiękowy w uchu zastępuje implant ślimakowy. Ma mikrofon do odbierania dźwięku i procesora, aby rozbić dźwięk na kanały, z naciskiem na długości fal odpowiadających mowie. Następnie projektuje szereg elektrod w głąb ślimaka, zbliżając się do komórek nerwowych, które przekazują sygnał do mózgu.

ReklamaReklama

Jednak nadal istnieje luka, a komórki nerwowe nadal cierpią z powodu braku neurotrofin. Te problemy ograniczają wrażliwość na dźwięki dla użytkowników implantów ślimakowych.

Poznaj anatomię ślimaka »

Rozwiązanie

Rozwiązanie problemu ubytku słuchu wydawało się proste: odrodzenie utraconych komórek nerwowych. Zespół wykorzystał więc świnki morskie, aby dowiedzieć się, w jaki sposób.

Ale wzrost komórek nerwowych nie jest łatwym zadaniem. Po prostu kąpiel mózgów świnek morskich w neurotrofinach może spowodować niekontrolowane wzrosty wszystkich komórek nerwowych, co może spowodować ataki świnek morskich, psychozę lub co gorsza.Potrzebowali neurotrofin, aby pojawili się tylko w komórkach nerwowych, które już zostały uszkodzone, co oznacza, że ​​komórki musiały same tworzyć neurotrofiny.

To wymagało terapii genowej, która pozwoliłaby naukowcom dostarczyć część DNA do każdej pojedynczej komórki, dając instrukcje, jak wytwarzać neurotrofiny. Jednym ze sposobów przekonania DNA do wejścia do komórki jest zapchanie membrany komórki prądem elektrycznym.

ReklamaReklama

A świnka morska, która właśnie otrzymała implant ślimakowy, ma tuziny elektrod wytwarzających elektryczność umieszczonych tuż obok komórek nerwowych, o których mowa.

"Nikt nie próbował użyć samego implantu ślimakowego do terapii genowej", powiedział Housley. "Dzięki naszej technice implant ślimakowy może być bardzo skuteczny. "

Rozwiązanie było doskonałe. Naukowcy wstrzyknęli swój koktajl DNA do świnek morskich, a następnie użyli krótkiego impulsu elektrycznego z implantu ślimakowego, aby zaszokować przenoszące dźwięk komórki nerwowe - i tylko te komórki nerwowe - w celu przyjęcia nowych instrukcji DNA.

Ogłoszenie

Powiązane wiadomości: Utrata słuchu prowadzi do utraty tkanki mózgowej u starszych dorosłych »

Wynik

Zgodnie z przewidywaniami, uszkodzone komórki zaczęły wytwarzać własne neurotrofiny. Po przywróceniu zaopatrzenia komórki nerwowe zaczęły odrastać i tworzyć nowe połączenia przez szczelinę z elektrodami w implancie. Głuche świnki morskie, które otrzymały terapię genową, miały gromady nerwów niosące 40 procent większe od świnek morskich, które nie przeszły tej procedury. Uszkodzone komórki nerwowe odradzały nawet mielinę, osłonkę tłuszczową, która chroni komórki nerwowe i wzmacnia ich zdolność do przewodzenia sygnałów elektrycznych.

ReklamaReklama

Dwa tygodnie po leczeniu naukowcy przetestowali słuch dzięki pomiarowi aktywności mózgu. Wyniki były dramatyczne. Świnki morskie, które otrzymały terapię genową, usłyszały, że są prawie tak samo czułe jak świnki morskie, które nigdy nie utraciły słuchu.

Produkcja neurotrofin spadła po kilku miesiącach, gdy DNA dawcy uległo rozkładowi, ale z przychodzącymi sygnałami dźwiękowymi, aby utrzymać aktywność, komórki nerwowe pozostały silne.

To może zmienić wszystko dla osób, które noszą implanty ślimakowe.

Ogłoszenie

"Sądzimy, że możliwe jest, że w przyszłości dostarczenie genu spowoduje tylko kilka minut do procedury implantacji" - powiedział pierwszy autor artykułu, Jeremy Pinyon, w komunikacie prasowym. "Chirurg, który zainstaluje urządzenie, wstrzyknie roztwór DNA do ślimaka, a następnie wystrzeli impulsy elektryczne w celu wywołania transferu DNA po wszczepieniu implantu. "

Impulsy elektryczne używane do przeprowadzenia procedury terapii genowej są większe niż zalecana tolerancja dla implantów ślimakowych, ale wybuch energii elektrycznej tylko na kilka sekund prawdopodobnie spowodowałby kilka problemów w porównaniu z potencjalną korzyścią przywróconego słuchu.

ReklamaReklama

Technika ta toruje również drogę ukierunkowanej terapii genowej w leczeniu innych zaburzeń, takich jak choroba Parkinsona, w przypadku których pacjent może również otrzymać implant bioniczny.

"Nasza praca ma implikacje daleko wykraczające poza zaburzenia słuchu", powiedział współautor Matthias Klugmann, profesor nadzwyczajny w Wyższej Szkole Medycznej UNSW, w komunikacie prasowym. "Terapia genowa została zasugerowana jako koncepcja leczenia nawet dla niszczących warunki neurologiczne, a nasza technologia zapewnia nowatorską platformę bezpiecznego i skutecznego transferu genów do tkanek tak delikatnych jak mózg. "

Czytaj więcej: Nowy lek może odwrócić utratę słuchu»