Detta "ljusaktiverade" läkemedel kan behandla Parkinsons
För första gången har forskare utvecklat ett ljusaktiverat läkemedel för behandling av Parkinsons sjukdom direkt i en riktad del av hjärnan.
Läkemedlet - som aktiveras genom att lysa ner en optisk fiber som är implanterad i hjärnan - minskade Parkinsons symtom och förbättrade motorfunktionen hos möss.
I en uppsats om arbetet som nu publiceras i Journal of Controlled Release, föreslår det internationella teamet att det ”lätta” läkemedlet potentiellt kan behandla andra rörelsestörningar.
När det aktiveras av ljus blockerar läkemedlet - kallat MRS7145 - ett protein som kallas "adenosin A2A-receptorn."
Tidigare studier har redan föreslagit att adenosin A2A-receptorn är ett lovande mål för hjärnsjukdomar som Parkinsons sjukdom.
Men som författarna förklarar i sitt papper ligger adenosinreceptorer i hela hjärnan, vilket gör det svårt att använda dem för att välja och rikta in sig bara på specifika delar av hjärnan.
Genom att tillåta "spatiotemporal kontroll av receptorfunktion" övervinner det nya ljusaktiverade läkemedlet "några av dessa begränsningar", noterar författarna.
Parkinsons och fotofarmakologi
Mer än 10 miljoner av världens befolkning har Parkinsons sjukdom, inklusive 1 miljon människor bara i USA.
Sjukdomen är livslång och blir värre med tiden. Det påverkar främst rörelse, producerar skakningar, stelhet, långsamhet och problem med balans och koordination. Icke-rörliga symtom kan också uppstå, såsom förstoppning, störd sömn, depression, ångest och trötthet.
Parkinsons sjukdom slår vanligtvis inte före 50 års ålder; endast cirka 10 procent av fallen diagnostiseras vid en tidigare ålder.
Det uppstår på grund av nervceller eller nervceller i en del av hjärnan som kallas substantia nigra. Dessa nervceller gör en kemisk budbärare som kallas dopamin, vilket bland annat är viktigt för att kontrollera rörelse.
Målet med många läkemedel avsedda att behandla Parkinsons sjukdom är att återställa dopaminnivåerna i hjärnan. Blockering av adenosinreceptorer har föreslagits som ett mål för sådana behandlingar, eftersom det kan höja dopaminnivåerna.
Fotofarmakologi är ett relativt nytt medicinskt område som utvecklar läkemedel vars kraft bara kan slås på och av med ljus.
Tillvägagångssättet erbjuder möjligheten att kontrollera den exakta placeringen av läkemedelsfrisättning i kroppen och därigenom begränsa eventuella biverkningar utanför målet. Ett exempel är den exakta inriktningen av kemoterapidroger mot specifika cancerceller.
Det tillåter också exakt tidpunkt för frisättningen av läkemedlet. Frisättningen av typ 2-diabetesläkemedel som individer kan slå på och av efter behov är ett exempel på detta.
Exakt tidsbestämd dosering är en tydlig fördel vid användning av läkemedel som gradvis tappar sin effekt och därmed kräver större doser för att fungera. Detta är vad som händer med levodopa, det vanligaste läkemedlet för behandling av Parkinsons sjukdom.
Ljusaktiverat läkemedel testat på möss
MRS7145 är ett ljuskänsligt derivat av "SCH442416, [vilket är] en selektiv antagonist av adenosin A2A-receptor."
Föreningen är kemiskt inaktiv tills den bestrålas med ljus med våglängden 405 nanometer, som är i den violetta, synliga delen av spektrumet och inte skadar vävnaden.
För sin studie körde forskarna en serie tester. Först visade de att läkemedlet reagerade på att utlösas av ljus i celler som uttrycker adenosin A2A-receptorn och blockerade receptorn.
Sedan testade de läkemedlets effekt på motorisk funktion hos levande möss. De implanterade en optisk fiber i lämplig del av mössens hjärna: striatum.
När de skenade ljuset med rätt våglängd ner i fibern, visade mössen "signifikant hyperlocomotion." Denna behandling minskade också effekten av läkemedelsinducerad stelhet och tremor.
Slutligen visade de att tillvägagångssättet också reverserade "motorisk försämring" i en musmodell av Parkinsons sjukdom.
Fjärrstyrd "patch"
Co-motsvarande författare Dr Francisco Ciruela, vid Institutionen för neurovetenskap vid University of Barcelona i Spanien, förklarar att det redan finns behandlingar för Parkinsons sjukdom som använder ledningar som är implanterade i hjärnan.
Han och hans kollegor varnar för att det fortfarande är mycket tidiga dagar, och att det finns mycket arbete att göra innan det ljusaktiverade läkemedlet är klart för klinisk användning på liknande sätt.
Ändå föreställer han sig en framtid där patienten har en ljusgenererande "patch" kopplad till den implanterade fibern.
Aktivering av ljuset och därmed tidpunkten för läkemedelsfrisättning kan fjärrstyras av läkaren via en smartphone-app.
Ett sådant tillvägagångssätt kan också hjälpa till att minimera dosproblem som vanligtvis förekommer vid behandling av långvariga sjukdomar, när engagemang för behandlingsscheman kan börja flagga.
"En fin tidsrymdprecision gör det möjligt att manipulera de neurala kretsarna i detalj och ställa in funktionen hos dem med terapeutiska och neuroskyddande syften."
Dr Francisco Ciruela
