Principem neurostimulačních metod obecně je elektrická a magnetická stimulace, která míří buď na periferní oblast, nebo na centrální nervový systém. Jedním z nejrozšířenějších cílů elektrické neurostimulace je bloudivý nerv, který vede z mozku přes krk až do dutiny břišní. Jeho stimulace může pomáhat lidem po úrazu nebo těm, kdo trpí epilepsií, výjimkou však nejsou ani různá zánětlivá autoimunní onemocnění. Terapeutické účinky jsou tak prokázány např. i u pacientů, kteří trpí Crohnovou chorobou.

Dosud jim pomáhaly pouze implantáty v podobě kardiostimulátoru, který je však nutné v pravidelných intervalech dobíjet, což bohužel znamená nutnost dalšího invazivního chirurgického zákroku. Tým Erica Glowackiho přináší nové, neinvazivní, a hlavně minimalistické řešení: „Naším cílem bylo přijít s velmi malým stimulátorem, jehož zavedení by bylo pro pacienty komfortnější. Umístěn by měl být na krku s tím, že dobíjení přístroje by probíhalo pomocí světla. Nikoho dosud nenapadlo, že skrz pokožku se dá svítit, tkáň je totiž transparentní, velké hustoty energie se tak mohou bezpečně dostat kůží do rozumné hloubky,“ vysvětluje Glowacki. V praxi by si tak pacient mohl sám „dávkovat“ potřebné množství energie pomocí laserového ukazovátka. V případě Crohnovy nemoci nebo některých forem epilepsie by podle něho stačilo jen několik minut denně.

Mezinárodní Glowackiho tým již provedl zkušební operaci na Kolumbijské univerzitě v New Yorku. Trvala necelých deset minut, kdy vědci omotali ultratenký plast ve formě pásky kolem sedacího nervu laboratorního potkana. Jde o velmi známý model pokusu na zvířatech, sedací nerv je totiž odpovědný za pohyb nohy. Snadno se tak můžeme přesvědčit, zda je neurostimulace úspěšná. Pozorování trvalo bohužel pouze sto dní, experiment byli vědci nuceni zastavit z důvodu komplikací spojených s pandemií covid-19.

Výsledky byly přesto ohromující. „Po odstranění voperovaného pásku z dílny brněnských vědců byl nerv naprosto v pořádku, tělo potkana ho nevnímalo jako něco nežádoucího, obecně platí, že to, co je malé, je tělem lépe tolerovatelné,“ uvedl vedoucí týmu. Upřesnil také, že použitý materiál je biokompatibilní, jde o inertní plast pro implantáty. Světločivé prvky jsou pak komerční pigmenty, které se používají v kosmetickém průmyslu.

S výzkumem tohoto materiálu začal Glowackiho tým už během svého působení ve Švédsku. Kvůli kvalitnějšímu vybavení a novým možnostem se však rozhodli v závěru loňského roku odejít do Brna pod CEITEC VUT, kde by Glowacki do budoucna rád zavedl podobné zvířecí experimenty v přirozených podmínkách.

Členové výzkumného týmu jsou přesvědčeni, že během několika let budou schopni dodat zařízení vhodné pro lidi. Uveřejněné výsledky v Nature Biomedical Engineering jednoznačně dokazují, že je bezpečné a funkční. Právě účinnost a bezpečnost tohoto implantovatelného stimulátoru je pro brněnské vědce alfou a omegou veškerého snažení. Čeká je proto ještě řada dalších experimentů, než budou připraveni je uzpůsobit terapeutickým aplikacím pro lidské pacienty.

Sám Eric Glowacki věří, že výsledky jejich práce mohou inspirovat další vědce, především ty, kteří se zabývají produkcí snímacích a stimulačních technologií napájených zvenčí, jako jsou např. mikropumpy. Led osvětlení je extrémně levné, jde o komerční světelný zdroj dostupný kdekoli. Právě světlo je tak podle Glowackiho ideální řešení.

Držitel prestižního ERC grantu má do budoucna jasný cíl. „Rád bych dosáhl možnosti klinické aplikace našeho objevu, pomáhat lidem je pro mě i můj tým tou největší motivací. Jsme opravdu blízko. Cítím to. Máme naprosto jasnou vizi, jak postupovat dál a na CEITEC VUT navíc i ideální podmínky.“

(fra)