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Optogenetics d'utilisation de chercheurs pour traiter la douleur chronique

La piqûre de doigt d'une épine produit d'une réaction sensorielle immédiate. Dans cet instantané, les neurones au site de la lésion allument un signe électrique le long d'une fibre nerveuse au système nerveux central. Nos notes de cerveau pour éviter d'autres rencontres avec des épines et l'insulte douloureuse s'abaisse.

Mais quelques états de santé entraînent la douleur qui est continuelle, débilitant, et confondant souvent. La douleur peut provenir des organes profondément à l'intérieur du fuselage et peut affecter leur fonctionnement. Un long cours du médicament pour traiter le malaise a pu avoir des effets secondaires indésirables, y compris la dépendance aux médicaments.

Le syndrome de douleur de cystite interstitielle/vessie est une condition qui affecte des millions seuls aux Etats-Unis. Ceux ont affecté le malaise abdominal d'expérience qui augmente pendant que leur vessie remplit, qui entraîne consécutivement l'urgence urinaire excessive et la fréquence. Dans la décennie passée, les neurologistes étudiant ce syndrome et d'autres conditions neurologiques se sont tournés à un optogenetics appelé de technique biologique, qui emploie la thérapie génique et la lumière pour tourner des neurones en marche et en arrêt, et potentiellement vers des signes de douleur chronique de spire hors circuit.

Pour réaliser un effet optogenetic, les chercheurs peuvent induire l'expression des protéines sensibles à la lumière, opsins appelés, dans des neurones qui détectent la douleur. Opsins peut être dérivé des algues ou d'autres organismes, mais fait partie également des machines de l'oeil cette lumière de sens. Puisqu'ils peuvent être ajustés aux longueurs d'onde spécifiques de la lumière, ils ont un rôle prometteur à jouer en traitant un grand choix de conditions qui font participer les cellules excitables qui produisent des impulsions électrochimique chargées, telles que des neurones et des fibres musculaires. Dans des neurones de douleur-détection, des opsins peuvent être employés pour activer ou neutraliser des signes de douleur venant du système nerveux périphérique.

Dans une étude publiée pendant le 22 novembre 2017, édition des états scientifiques, chercheurs avec le financement de l'institut national de la représentation biomédicale et bio-ingénierie (NIBIB) rapportée la première utilisation de l'optogenetics de réduire la douleur de vessie. Leurs résultats chez les souris offrent l'espoir pour le traitement humain indispensable.

« Cette étude représente une technologie neuve complexe avec l'énorme potentiel de comprendre comment le système nerveux périphérique agit l'un sur l'autre avec la vessie, menant aux traitements neufs pour manager le fonctionnement de vessie et douleur, » a dit Michael Wolfson, Ph.D., directeur du programme de NIBIB dans des matériels médicaux implantables et d'aide.

Dans leur étude, les équipes de l'École de Médecine d'université de Washington à St Louis et l'Université de l'Illinois au l'Urbana-Champagne ont réalisé des essais avec des souris multipliées avec les protéines sensibles à la lumière d'opsin exprimées dans des neurones de douleur-détection. Ils ont également implanté quelques souris avec petit, flexible, les dispositifs (LED) de light emitting diode qui sont sans fil réglés. En renversant le sur-contact de la DEL, ils ont activé l'opsin, qui a amorti le signe neuronal, ayant pour résultat le soulagement de la douleur pour les animaux. Dans une étude précédente, ils ont prouvé que l'approche pourrait régler la douleur dans les membres des souris ; dans la présente étude, les chercheurs ont vérifié si un système optogenetic assimilé pourrait être employé pour régler des neurones profondément à l'intérieur du fuselage, avec des souris affectées par douleur de vessie.

le Co-sénior auteur Robert W. Gereau IV, PhD, est le M. Seymour et Rose T. Brown professeur de l'anesthésiologie et directeur du centre de douleur d'université de Washington. Son équipe étudie le cellulaire et les mécanismes moléculaires de la douleur chronique et collabore avec les cliniciens dont les patients sont affectés par le trouble. Des « urologues sont habitués à traiter les problèmes qui proviennent de la vessie, et la prédominance des hypothèses une est que ce problème est en grande partie un dysfonctionnement du système nerveux, » lui a dit. « Cette approche optogenetic a pu être une voie sans médicaments de faire une case de nerf locale venant de la vessie. »

le Co-sénior auteur John A. Rogers, PhD, professeur de scientifique et technique de matériaux à l'Université de l'Illinois, a conçu les dispositifs implantés de DEL utilisés dans l'étude. Ses constructions d'équipe miniaturisées, le dispositif implantable sans fil actionné qui sont flexible et étirable, ainsi elles n'entravent pas le mouvement des animaux. Elles précédemment avaient développé des dispositifs implantés dans le crâne des souris qui se sont connectées par interface directement aux cerveaux des animaux de laboratoire.

« Nous pouvions développer entièrement le dispositif implantable pour le contrôle sans fil et la distribution de la lumière à viser, des régions de tissu mou des animaux, qui était la vessie dans ce cas, » Rogers a indiqué. « Ces systèmes sont seuls dans leurs modèles ultra-minces et flexibles ; leur fonctionnement sans batterie ; et leur utilisation des lights emitting diode de micro-échelle, activant de ce fait le fonctionnement stable chez l'animal, sans tous effets inverses mesurables au-dessus de beaucoup de mois. »

Les chercheurs ont réalisé un ensemble d'essais utilisant les souris dont le génome avait été modifié pour exprimer un opsin qui est sensible à la lumière verte. Ils ont conçu une expérience pour utiliser ces dispositifs sans fil de DEL pour activer l'opsin, menant à l'amortissement du neurone de douleur-détection, mais seulement dans l'endroit sélecté de la vessie.

Les chercheurs ont réalisé trois essais dans les souris. Dans le premier, ils ont enregistré les signes électroniques de réaction de muscle abdominal pendant une procédure de remplir vessie. Les deux souris normales et souris multipliées avec le gène sensible à la lumière d'opsin ont été comprises dans le test. Quand l'éclairage LED d'un câble fibre optique a illuminé la vessie, les mesures de signe électronique ont prouvé que les souris génétiquement modifiées ont reçu le soulagement de la douleur pendant l'exposition à la lumière.

Les chercheurs ensuite ont réalisé un essai pour mesurer la douleur référée, en laquelle la douleur est ressentie à un emplacement différent du site originel du stimulus. Dans ce cas, la douleur de la vessie est ressentie dans la paroi abdominale. Les « patients qui ont le syndrome de douleur de vessie sont hypersensibles pour faire pression sur sur l'abdomen, » Gereau a dit. « Vous pouvez mesurer l'hypersensibilité quantitatif utilisant la pression mécanique sur l'abdomen. » Dans ce test, les animaux avec la protéine d'opsin ont reçu l'inversion totale de la douleur référée.

Ils ont conçu un autre test pour déterminer si les souris avec douleur de vessie répondraient au soulagement de la douleur de l'activation d'un implant sans fil de DEL. Les chercheurs ont mis des souris dans un labyrinthe en forme de V, où les animaux pourraient se bouger librement d'une extrémité à l'autre, alors qu'un appareil-photo enregistrait leurs mouvements. Souris sans douleur de vessie ; qu'elles aient été multipliées avec un opsin sensible à la lumière ou pas ; a prévisible préféré se blottir l'un ou l'autre de coin éloigné du labyrinthe, sans la préférence pour le côté du labyrinthe où la DEL a été allumée. Les « souris aiment se cacher dans les coins de ces choses, » Gereau ont expliqué.

L'équipe a observé des résultats beaucoup différents pour un autre ensemble de souris remarquant la douleur de vessie. Ceux sans protéine sensible à la lumière d'opsin ont trouvé un coin fait au hasard pour se blottir. Mais ceux avec la protéine sensible à la lumière d'opsin et une DEL implantée ont préféré l'extrémité du labyrinthe auquel les chercheurs ont sans fil activé la DEL.

« Les souris sont dans ce labyrinthe pendant 20 mn et elles votent avec leurs pieds où elles veulent être, » Gereau ont dit. « À ma connaissance, il est la première fois que n'importe lequel d'entre nous dans le domaine de douleur a pu expliquer d'une façon convaincante qu'un animal a la douleur actuelle que nous pouvons détendre sur une base de moment-par-moment. »

Pour que l'approche éventuellement soit appliquée à la douleur chronique humaine, des défis importants dans la thérapie génique devraient être surmontés, mais la visserie pourrait être prête très bientôt. « Nous employons les stimulateurs implantables déjà ; nous avons des stimulateurs de moelle épinière, des stimulateurs périphériques de nerf, et des stimulateurs de profond-cerveau ; toutes ces choses sont employées pour traiter des conditions neurologiques, » Gereau a dit. « Nous essayons de proposer des voies sûres et ne créant pas de dépendance de traiter la douleur. » Il envisage que les patients pourraient utiliser un smartphone APP pour régler l'activation des LED implantés pour régler leur douleur chronique.

Car d'autres dans la communauté de la recherche de douleur de vessie se sont renseignés sur le développement novateur de dispositif par l'équipe, il y a eu intérêt en employant leur technologie sans fil d'implant de DEL. Autant d'en tant que 60 autres équipes de recherche ont commencé utilisant les dispositifs chez des expériences sur des animaux. « Il est facile implanter ces dispositifs, et ils peuvent fonctionner robuste et sûrement dans presque toute région de l'animal, » Rogers a dit. « La structure de coût est telle qu'ils peuvent être vus comme plates-formes à utiliser une seule fois et remplaçables ce bout essentiellement pour toujours tandis que chez l'animal. Nous avons quelques uns qui fonctionnent toujours chez certaines souris que nous avons implantées il y a presque deux ans, et nous n'avons vu aucun problème. »