香港のチーム、マウスで超音波とナノ構造による脳刺激を報告

Phys.orgの報道によると、香港理工大学の研究チームは、低強度超音波を工学的に設計された中空シリカナノ構造（微小な中空粒子）と組み合わせ、マウスの特定の脳領域を刺激した。この研究は「Sono-mechanical nanostructures-enabled sustained precise ultrasound brain stimulation」と題され、Nature Communicationsに掲載された。Phys.orgによると、同大学の生体医工学・スポーツテクノロジー学科の教授で、非侵襲的ブレイン・コンピュータ・インターフェース研究センター長のレイ・スン氏がチームを率いた。

報告によると、パーキンソン病は主にドーパミン産生神経細胞の漸進的な喪失に関連しており（ドーパミンは脳内の化学伝達物質）、運動を制御する脳システムに影響を及ぼし、しばしば振戦、硬直、動作緩慢、平衡障害を引き起こす。報告によれば、現在の治療は通常、レボドパなどの薬剤に依存しており、これらの薬剤は症状を改善できる、特に初期段階ではそうだが、その効果は時間の経過とともに一貫性が低下する可能性がある。報告によると、一部の患者には脳深部刺激療法（DBS）が別の選択肢となるが、これには脳深部に電極を留置する手術が必要である。

Phys.orgによると、従来の経頭蓋超音波（頭蓋骨を通して照射される）は深部まで到達し、非侵襲的に照射できるが、その空間分解能は通常、ミリメートルまたはセンチメートル規模に限られ、少数のニューロン群を選択的に活性化するのは難しい。報告によると、以前のナノ粒子またはナノバブルを利用した手法は局在性を改善したが、生体組織内での不安定性により、長期的な応用には有用性が限られていた。報告によると、スン氏のチームが用いた中空シリカナノ構造は、超音波への応答性を保ちながら、マウスの脳内に9週間以上留まった。

報告によると、この持続性により、遺伝子改変を行わず、また脳内への繰り返し投与を行わずに、運動野、線条体、腹側被蓋野、視床下核を含む標的脳領域を繰り返し刺激することが可能になった。報告によると、ナノ構造を標的とした視床下核への超音波刺激によりドーパミンシグナル伝達が増加し、この手法がパーキンソン病で影響を受ける経路を活性化したことを示唆した。報告によると、処置されたマウスではドーパミン関連ニューロンの保持もより良好であり、2つ目のパーキンソン病モデルでも同様の利益が認められた。

Phys.orgはこの研究を、超音波と中空シリカナノ構造を用いた慢性的、局所的、低侵襲的な神経調節（神経細胞の活動を変化させること）の概念実証と評した。報告によると、この方法は埋め込み電極なしでDBSに似た効果の一部を達成できる可能性がある。また、この研究はこうした手法の実用化における中心的課題に対処するものだと述べた。報告された結果はマウスでのものであり、報告はヒトでの試験については述べていない。