Forskere fra en rekke universiteter i Europa g?r n? sammen om ? lage en ?rliten, medisinsk fabrikk som kan bedre hverdagen til pasienter med parkinson. Brikken, som blir like liten som et fyrstikkhode, skal kunne opereres inn i den svekkete delen i hjernen, slik at sykdommen kan behandles lokalt. Brikken skal dessuten fjernstyres, s? medisineringen kan tilpasses etter behov.
8000 nordmenn har parkinson. Dette er en skummel og uhelbredelig sykdom som ?delegger nervecellene i enkelte deler av hjernen. Resultatet er muskelspenninger, skjelvinger og manglende bevegelighet.
Mye bivirkninger med dagens medisin
Dagens vanligste medisin mot parkinson er tabletter med virkestoffet levodopa, som omdannes til dopamin n?r det kommer inn i hjernen.
Poenget med tablettene er ? opprettholde dopaminniv?et i hjernen. Dopamin er et viktig signalstoff for at nervecellene i hjernen skal kunne sende impulser til hverandre. Uheldigvis g?r dopaminkonsentrasjonen ned i bestemte deler av hjernen hos pasienter med parkinson. Da fungerer ikke kommunikasjonen mellom hjernecellene like godt. Problemet oppst?r i bevegelsessenteret i hjernen. Det forklarer hvorfor pasienter med parkinson skjelver og f?r problemer med ? bevege seg.
Det store problemet med dagens tablettkur er hjernens sinnrike system for ? beskytte seg mot virkestoffet, som transporteres med blodet. Hjernen har et ekstra beskyttelseslag rundt blod?rene for ? beskytte hjernen mot bakterier og giftige stoffer. Dette er kroppens egen mekanisme for ? hindre forgiftning i det viktigste organet v?rt.
Bare fem prosent av virkestoffet kommer igjennom sperringen i hjernen. Det betyr at 95 prosent havner andre steder i kroppen. Det f?rer til mange bivirkninger. Blant de vanligste og mest plagsom- me er problemer med mage og tarm, kvalme og brekninger, t?rr munn, hallusinasjoner, ufrivillige bevegelser, rytmeforstyrrelser i hjertet og d?rlig blodtrykk.
N?r parkinson utvikler seg, m? medisindosen ?kes. Bivirkningene blir derfor stadig st?rre.
– Det finnes ingen helbredende kur mot parkinson. Den lille brikken vil heller ikke kurere sykdommen, men bivirkningene kan reduseres drastisk n?r det blir mulig ? styre medisinkonsentrasjonen rett inn i hjernen. Da kan pasienten slippe de fleste bivirkningene. Du kan sammenligne det med ? skyte ett skudd midt i blinken p? en m?lskive, fremfor ? bl?se ned hele blinken med hagle fra ti meters hold, forklarer lege Ole Elvebakk ved Medisinsk teknologisk virksomhet p? Rikshospitalet.
澳门葡京手机版app下载sprosjektet, som kalles European Training Network for Cell-based Regenerative Medicine, ledes av Danmarks Tekniske Universitet i K?benhavn. I tillegg til Universitetet i Oslo har danskene f?tt med seg universitetene i Barcelona, Lund, Madrid og Milano.
Hulrom med stamceller
Den medisinske brikken skal lages av et svampaktig materiale av karbon – og skal best? av mye hulrom. I disse hulrommene skal forskerne dyrke frem dopaminproduserende celler. De skal dyrkes frem ved ? bruke stamceller.
Stamceller er en av de viktigste cellene i kroppen v?r. Helt i begynnelsen av fosterlivet dannes den ultimate stamcellen, som kan generere nye celler til ? bli mer spesialiserte stamceller. De produserer nye celler, som muskel-, blod-, hud-, tarm- og nerveceller og vedlikeholder organene v?re. Stamceller har den unike evnen at de kan dele seg uendelig mange ganger uten ? eldes.
Cellene i medisinfabrikken skal alts? genprogrammeres til ? produsere dopamin og intet annet.
Denne delen av laboratoriebrikken skal utvikles p? Danmarks Tekniske Universitet (DTU) i K?benhavn. De dyrker stamceller og f?r dem til ? leve og dele seg inne i brikken.
Danskene vil bruke pasientens egne stamceller fra blodet. Andre stamceller kan oppfattes som fremmede. Da vil de bli angrepet av kroppens eget immunforsvar.
Stamcellene skal designes slik at de bare produ- serer dopamin n?r de reagerer p? lys. Da m? forskerne enten sette inn eller aktivere noen helt spesielle gener som reagerer p? lys.
– Det gj?r det mulig ? styre konsentrasjonen av dopamin, forteller professor ?rjan G. Martinsen p? Fysisk institutt ved Universitetet i Oslo.
Dette er en delikat balanse. Hjernecellene trenger en helt bestemt konsentrasjon dopamin. For lavt niv? gir de uheldige parkinsonsymptomene. For h?yt niv? kan blant annet f?re til ufrivillige bevegelser.
Fiber skal lede lyset til alle cellene. Det tar forsk- erne ved universitetet i Milano seg av.
Elektrisk motstand i cellene
Bidraget fra Universitetet i Oslo er ? lage sensorer for ? sjekke om cellene lever og at de sender ut rett mengde dopamin.
Dette skal Oslo-forskerne gj?re ved ? sende inn sm? mengder str?m og m?le den elektriske motstanden i cellene. Den elektriske motstanden m?les i ohm og kalles impedansen. Forskerne tilh?rer Bioimpedansgruppen, som er et 澳门葡京手机版app下载 mellom Fysisk institutt ved Universitetet i Oslo og Kompetansesenteret for medisinsk teknologi ved Oslo universitetssykehus. Denne gruppen regnes som verdensledende p? sitt felt og er eksperter p? ? m?le elektrisk motstand i levende vev.
– Vi sender vekselstr?m igjennom cellene og kan da m?le den elektriske motstanden i cellene. Den elektriske motstanden vil v?re avhengig av om cellene lever eller ei, hvordan cellene er, hvor mange de er, og hvor store de er, forteller H?vard Kalv?y, forsker ved Medisinsk teknologisk virksomhet p? Rikshospitalet og 澳门葡京手机版app下载spartner til ?rjan G. Martinsen.
Det fjerde begrepet i str?m. For ? gjennomf?re de elektriske m?lingene er det ikke nok ? bruke de tre klassiske begrepene innen elektronikk, som er motstand (hindrer str?mmen i ? komme gjennom), kondensator (hindrer endringer i spenningen) og spole (hindrer endringer i str?mmen).
For noen ?r siden oppdaget fysikere den fjerde naturlige, elektroniske komponenten i str?m. Den kalles memristor – ordet er satt sammen av mem-ory (hukommelse) og resistor (motstand) – og kan beskrives som elektrisk motstand med hukomm-else. Det betyr at motstanden er avhengig av hvor mye ladninger som allerede er kommet igjennom. Selv om memristor ble beskrevet allerede i 1971, tok det nesten f?rti ?r f?r fysikerne klarte ? lage den f?rste nanomemristoren. Martinsen er den f?rste i verden som har tatt i bruk denne teorien i bioimpedans.
Forskergruppen hans skal bruke memristor- m?linger til ? sjekke om ionekanalene er ?pne. Ionekanalene er de ?rsm? ?pningene i cellene som slipper inn og ut ioner, og som blant annet brukes av cellene til ? kommunisere seg imellom.
Dopamin slippes riktignok ikke ut gjennom ionekanalene, men pakkes inn i baller og slippes igjennom celleveggen. Ballene er laget av det samme stoffet som celleveggen. Ionekanalene har likevel noe med dette ? gj?re. N?r kalsiumioner g?r inn via ionekanalene, utl?ser de et signal som f?r ballene til ? smelte sammen med veggen og slippe ut dopamin. N?r dopamin kommer ut av cellen, endres alts? de elektriske egenskapene. Poenget er ? m?le dette.
En av de store oppgavene forskerne har, er ? gj?re en rekke eksperimenter for ? avsl?re hvordan cellene kan overv?kes. Da m? de finne ut av hvilke frekvenser str?mmen inn til cellene skal ha.
Celleveggene, ogs? kalt for cellemembranene, stopper den lavfrekvente str?mmen, mens den h?yfrekvente str?mmen passerer. Det gjelder derfor ? finne en optimal kombinasjon av ulike str?mfrekvenser.
– Vi kan dermed oppdage forskjellige fenomener med ulike frekvenser. Hvis man m?ler med lav frekvens, kan man m?le ioner som beveger seg langs overflaten av cellene. Hvis man derimot ?ker frekvensen, kan man m?le fenomener som g?r p? tvers av cellemembranene, forteller Martinsen.
De vil forh?pentligvis lande p? et m?lesystem med bare noen f? frekvenser.
– Det kan ogs? tenkes at bare én frekvens holder. Jo f?rre frekvenser i m?lingen, desto mindre energi bruker medisinbrikken.
Mange usikkerhetsfaktorer
Det andre store sp?rsm?let er hvor i brikken elektrodene skal festes. Elektrodene er de punktene der str?mmen skal sendes inn i medisinfabrikken.
– Dette er en enda mer komplisert oppgave enn ? finne rett frekvensomr?de.
For ? finne den optimale plasseringen m? forskerne kj?re en rekke tunge, numeriske beregninger p? datamaskinen.
Som om dette ikke er nok, m? ogs? de matematiske beregningene optimeres.
– N?r vi har funnet den beste plasseringen av elektrodene, kan vi risikere at matematikken er s? avansert at vi m? bruke en halv time p? m?lingene og beregningene. L?sningen er ? omformulere matematikken til enkel form. Det store sp?rsm?let v?rt er hvor mye du kan ribbe ned matematikken uten at det g?r ut over sensitiviteten til m?lingene, forteller H?vard Kalv?y.
Hvor ofte m?lingene skal gjennomf?res, er ogs? avhengig av hvor ofte og hvor lenge hendelsene varer.
– N?r vi skal m?le om cellemembranen ?pner seg, noe som bare skjer i l?pet av ett millisekund n? og da, m? det m?les med h?ye frekvenser over lengre tid. Hvis vi skal m?le om cellene lever eller ei, kan det kanskje v?re hensiktsmessig med langsomme m?linger som gjentas flere ganger.
For ? dobbeltsikre seg at dopaminfabrikken fungerer som den skal, skal italienske forskere fra universitetet i Milano ogs? lage en elektrokjemisk sensor som kan m?le dopaminniv?et i hjernen.
Et av de mange ul?ste problemene er hvor energien skal hentes fra. En mulighet er ? ha en spole under huden, slik at energien kan overf?res med magnetisk str?mpuls.
N?r brikken er klar, skal den testes ut p? mus, rotter og gris. Universitetet i Lund i Sverige tar seg av muse- og rottefors?kene. Griseoperasjonene skal foreg? p? Rikshospitalet i Oslo.
– Det skal kommuniseres tr?dl?st med laboratoriefabrikken. Dette er ikke nytt, men allerede vanlig teknologi i dagens pacemakere.
Andre hjernesykdommer
I f?rste omgang skal forskerne jobbe med Parkinsons sykdom, fordi denne sykdommen er begrenset til et bestemt omr?de i hjernen, der det er ?penbar mangel p? dopamin, men de h?per ogs? at den nye oppfinnelsen kan brukes til ? behandle sykdommene alzheimer og epilepsi.
Felles for disse sykdommene er at det i dag m? gis medisiner i tablettform, som m? igjennom blodet og inn i hjernen.
– Parkinson er likevel litt enklere ? jobbe med, fordi problemet ligger i et ganske avgrenset omr?de i hjernen. Poenget er ? levere medisinene lokalt. Til de andre sykdommene kan det kanskje tenkes at man m? sette inn flere brikker, som leverer hver sine ulike virkestoffer, forteller Ole Elvebakk.