La somministrazione elettroforetica di acido γ-aminobutirrico (GABA) nella messa a fuoco epilettica previene le convulsioni nei topi

Andrea Slezia; Christopher  M. Proctor; Attila Kaszas; George  G. Malliaras; Adam Williamson

doi:10.3791/59268

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Articolo metodologico

La somministrazione elettroforetica di acido γ-aminobutirrico (GABA) nella messa a fuoco epilettica previene le convulsioni nei topi

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DOI:

10.3791/59268

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16 maggio 2019

Andrea Slezia^*¹^,⁵ , Christopher M. Proctor^*²^,³ , Attila Kaszas¹^,⁴ , George G. Malliaras²^,³ , Adam Williamson¹^,⁵

¹Aix Marseille Université, Institut de Neurosciences des Systèmes (INS), ²Electrical Engineering Division, University of Cambridge, ³Department of Bioelectronics, Centre Microélectronique de Provence - Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne (CMP-EMSE), ⁴Institut de Neurosciences de la Timone, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) UMR 7289 & Aix- Marseille Université, ⁵Neuroengineering Research Group, Interdisciplinary Excellence Center, Department of Medical Microbiology and Immunobiology, University of Szeged

^* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

La sfida della ricerca sull'epilessia è sviluppare nuovi trattamenti per i pazienti in cui la terapia classica è inadeguata. Utilizzando un nuovo protocollo — con l'aiuto di un sistema di somministrazione di farmaci impiantabili — siamo in grado di controllare le convulsioni in topi anestetizzati dalla consegna elettroforetica di GABA nella messa a fuoco epilettica.

Abstract

L'epilessia è un gruppo di disturbi neurologici che colpisce milioni di persone in tutto il mondo. Anche se il trattamento con farmaci è utile nel 70% dei casi, gravi effetti collaterali influenzano la qualità della vita dei pazienti. Inoltre, un'alta percentuale di pazienti epilettici è resistente ai farmaci; nel loro caso, neurochirurgia o neurostimolazione sono necessari. Pertanto, l'obiettivo principale della ricerca sull'epilessia è quello di scoprire nuove terapie che sono in grado di curare l'epilessia senza effetti collaterali o prevenire le convulsioni ricorrenti in pazienti resistenti ai farmaci. NeuroEngineering fornisce nuovi approcci utilizzando nuove strategie e tecnologie per trovare soluzioni migliori per curare i pazienti epilettici a rischio.

Come dimostrazione di un nuovo protocollo sperimentale in un modello acuto di epilessia del topo, viene utilizzato un sistema di somministrazione di farmaci elettroforetici diretto in situ. Vale a dire, una sonda neurale che incorpora una pompa a ioni microfluidica (μFIP) per la somministrazione di farmaci on-demand e la registrazione simultanea dell'attività neurale locale è impiantata e dimostrata in grado di controllare la crisi indotta da 4-aminopiridina (indotta da 4AP) l'attività dell'evento (SLE). La concentrazione di acido γ-aminobutirrico (GABA) è mantenuta nella gamma fisiologica dal controllo preciso della consegna di GABA per raggiungere un effetto antiepilettico nella messa a fuoco convulsiva, ma non causare esplosioni di rimbalzo indotta da iperinibizione. Il metodo consente sia il rilevamento di attività patologica e l'intervento per fermare le convulsioni, fornendo neurotrasmettitori inibitorio direttamente al focus epilettico con preciso controllo spaziotemporale.

Come risultato degli sviluppi al metodo sperimentale, SLEs possono essere indotti in un modo altamente localizzato che consente il controllo delle convulsioni dalla consegna di GABA precisamente sintonizzati all'inizio della crisi.

Introduzione

L'epilessia è il quarto disturbo neurologico più comune: circa l'1% della popolazione soffre di epilessia, e circa un terzo delle persone colpite ha convulsioni ricorrenti. Nella maggior parte dei casi, le convulsioni possono essere controllate con farmaci. Tuttavia, il trattamento farmacologico deve essere impostato per ogni paziente individualmente, dove il dosaggio corretto può richiedere anni per trovare^1,2. Inoltre, la maggior parte del farmaco ha gravi effetti collaterali che riducono la qualità della vita³^,⁴^,⁵<....