Stoppar anfallet där det uppstår

Forskare vid Linköpings universitet har tillsammans med franska kolleger tagit fram en liten anordning som både fångar upp den första signalen av ett epileptiskt anfall och doserar en substans som effektivt stoppar anfallet. Allt sker i samma pixel där signalen uppstår – ett område på 20x20 µm.

Resultaten som tagits fram vid Laboratoriet för organisk elektronik, Campus Norrköping, LiU, publiceras i ansedda PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences, med LiU-forskaren Daniel Simon som huvudförfattare.

Enligt en nyligen framtagen uppskattning lider inte mindre än sex procent av jordens befolkning av någon typ av neurologiskt sjukdom, som epilepsi eller Parkinsons. Läkemedel finns, men när de stoppas i munnen eller injiceras i blodet hamnar de även där de inte behövs och kan till och med göra stor skada. Alla läkemedel har mer eller mindre svåra biverkningar och någon riktig bra behandlingsmetod mot de neurologiska sjukdomarna existerar ännu inte.

Neuronerna, eller nervcellerna är de celler i kroppen som både skickar ut och tar emot nervimpulser. Den lilla anordning på 20x20µm, som forskarna nu kunnat demonstrera, innebär att det i framtiden kan bli möjligt att både fånga upp signaler och även stoppa dem i exakt det område av nervceller där de uppstår. Ingen annan del av kroppen behöver ta skada.

– Vår teknik gör det möjligt att interagera med såväl friska som sjuka neuroner - nervceller. Vi kan nu börja undersöka möjligheterna att hitta terapier för neurologiska sjukdomar som är så snabba och lokala att patienten inte ens märker av dem, säger Daniel Simon.

Försöken har utförts i laboratoriet och i skivor av en mushjärna. Anordningen består av en sensor som fångar upp nervsignalen och en liten jonpump som doserar exakt rätt mängd av neurotransmittorn GABA, ett ämne som kroppen själv använder för att hämma retningar i det centrala nervsystemet.

– Samma elektrod som registrerade aktiviteten i cellen kunde också leverera transmittorn. Vi kallar det en bioelektronisk neural pixel eftersom den efterliknar de funktioner som biologiska neuroner har, säger Daniel Simon.

– Signalering i biologiska system, som nervsignaler, baseras på kemiska signaler i form av katjoner som passerar mellan transmittorer och receptorer, uppbyggda av proteiner. När en signal överförs från en cell till en annan sker identifieringen av signalen och triggningen av en ny inom ett mycket litet avstånd – några få nanometer. I vissa fall sker det i samma punkt. Att elektronisk detektering och frisättning nu kan ske i samma elektrod är därför ett stort framsteg, säger professor Magnus Berggren.

Jonpumpen, som är framtagen vid Laboratoriet för organisk elektronik, väckte stor uppmärksamhet när den presenterades för ett år sedan och den sensor som fångar upp nervsignalen har nu tagits fram av LiU-forskarnas samarbetspartner vid Ecole Nationale Supérieure des Mines in Gardanne i Frankrike. Mus-experimenten har utförts vid universitetet i Aix Marseille. Hela anordningen är tillverkad i ledande och biokompatibel plast.

Den svenska delen av forskningen har finansierats av Vinnova, Vetenskapsrådet samt Knut och Alice Wallenbergs stiftelse. Arbetet har skett inom ramen för OBOE-centrum och har letts av Daniel Simon och professor Magnus Berggren.

Artikeln: The bioelectronic neural pixel: chemical stimulation and electrical sensing at the same site. Amanda Jonsson, Sahika Inal, Ilke Uguz, Adam Williamson, Loïg Kergoat, Jonathan Rivnay, Dion Khodagholy, Magnus Berggren, Christophe Bernard, George G. Malliaras och Daniel T Simon, PNAS 2016. 

DOI: 10.1073/pnas.1604231113

Kontakt: Assistant Professor Daniel Simon, daniel.simon@liu.se, +46 11 36 34 76