De barrière van het ultrageluid doorbreken

Uit het doktersarchief

Toen David Shorr 56 was, merkte de toenmalige hypotheekadviseur in Columbus, OH, enkele veranderingen in zijn geheugen en denken. Drie jaar later zoekt hij naar de woorden om te beschrijven wat er is gebeurd.

"Het was niet plotseling, maar na verloop van tijd wist ik in mijn hoofd dat er iets anders was. Ik was niet meer in staat om sommige dingen die ik daarvoor deed, aan te kunnen," zegt Shorr, terwijl hij langzaam en voorzichtig spreekt. "Ik merkte dat mensen zagen wat er met me aan de hand was. Naarmate dat vorderde, kwam het tot een hoogtepunt. Ik kreeg de diagnose Alzheimer."

Shorr en zijn vrouw Kim gingen voor behandeling naar het Ohio State University Wexner Medical Center. Mensen met Alzheimer krijgen medicijnen om sommige symptomen te verlichten, maar er is geen bewezen behandeling die de ziekte kan genezen of de voortgang ervan kan vertragen. "Ze vroegen ons vanaf het begin of we geïnteresseerd waren in klinische proeven," zegt Kim. Dit jaar vonden ze een match. Maar de behandeling, zegt Kim, klonk heftig.

Onderzoekers zouden het hoofd van Shorr scheren en dan met ultrasone golven proberen zijn bloed-hersenbarrière te openen - dat is een schild onder de schedel van bloedvaten dat de hersenen beschermt tegen ziektekiemen of andere bedreigingen die in de bloedbaan circuleren. De bloed-hersenbarrière houdt de hersenen meestal gezond door infecties buiten te houden. Maar wanneer een ziekte als Alzheimer in de hersenen zit, kan die barrière verhinderen dat nuttige medicijnen binnenkomen.

Nieuwe toepassingen voor echografie

Ultrageluid om de bloed-hersenbarrière te openen bij de ziekte van Alzheimer is het nieuwste op het gebied van gefocust ultrageluid. De meeste mensen denken bij echografie aan een manier om vage zwart-witfoto's te maken van een foetus in de baarmoeder. Maar met gerichte echografie gebruiken artsen de geluidsgolven om een aandoening actief te behandelen in plaats van er passief beelden van te maken. Het is al een door de FDA goedgekeurde behandeling voor essentiële tremor en een goedgekeurde behandeling voor de ziekte van Parkinson buiten de Verenigde Staten. Dat wordt hier ook onderzocht.

De techniek doet ook opgang bij onderzoek naar borstkanker, diabetes, mensen met hersentumoren, de ziekte van Lou Gehrig (ook wel amyotrofe laterale sclerose of ALS genoemd) en psychische aandoeningen, zoals ernstige depressies.

"Omdat gefocust ultrageluid zo'n krachtige combinatie van eigenschappen heeft - het is een volledig uniek en minimaal invasief instrument dat een verscheidenheid aan reacties in het lichaam teweeg kan brengen - heeft het een enorm potentieel voor de behandeling van een groot aantal medische problemen," zegt Richard Price, PhD, onderzoeksdirecteur van het centrum voor gefocust ultrageluid van de Universiteit van Virginia. "Er zijn waarschijnlijk veel toepassingen voor gefocust ultrageluid waar we nog niet eens aan gedacht hebben."

Kim Shorr zegt dat ze hoopt dat echografie haar man ten goede kan komen: "Als het hem helpt, zou dat geweldig zijn. En zo niet, dan helpt het misschien ooit iemand. Als het iemand kan helpen, zouden we het geweldig vinden."

In de klinische proef waaraan Shorr dit jaar deelnam, wilden de onderzoekers een paar dingen testen: Ten eerste, of het mogelijk was om de bloed-hersenbarrière te openen. Ten tweede, of dit de persoon niet zou schaden. En tenslotte of de barrière zich later weer zou sluiten. Het grote risico van het openen van de bloed-hersenbarrière is dat deze open blijft en patiënten het risico lopen op infecties die hun leven kunnen bedreigen. In fase I klinische studies zoals deze, is het doel alleen om te zien of een behandeling veilig is. Er wordt niet verwacht dat het iemand geneest of zijn situatie verbetert.

Shorr heeft nu drie ultrasone sessies gehad, en zijn bloed-hersenbarrière sloot zich binnen enkele uren na elke sessie vanzelf. Hetzelfde geldt voor patiënten van het Sunnybrook Health Sciences Center in Toronto, waar onderzoekers als eerste ter wereld de bloed-hersenbarrière hebben geopend bij iemand met Alzheimer.

Als de procedure veilig wordt geacht, gaan de onderzoekers over tot de volgende fase - nagaan of zij, zodra de bloed-hersenbarrière is geopend, geneesmiddelen rechtstreeks aan de hersenen kunnen toedienen en zien of dat helpt bij de behandeling van de ziekte. De behandeling kan op zichzelf al positieve voordelen opleveren, zonder toevoeging van medicijnen. "Het kan zijn dat het openen van de bloed-hersenbarrière op zich het lichaamseigen immuunsysteem in staat stelt de hersenen binnen te dringen en wat van het amyloïde [plaque die zich ophoopt in de hersenen die door Alzheimer zijn aangetast] op te ruimen", zegt Nir Lipsman, MD, PhD, een wetenschapper aan het Sunnybrook Health Sciences Center.

Uit vroege experimenten in Sunnybrook bleek dat de ultrasone techniek alleen al de hersenplaque - afzettingen in de hersenen die vermoedelijk geheugenproblemen veroorzaken - bij muizen verminderde. Onderzoekers van Sunnybrook, Ohio State en andere ziekenhuizen kijken nu of hetzelfde geldt voor mensen.

Een wankele hand in bedwang houden

Rich Powley's handen begonnen te trillen toen hij 57 jaar oud was. Zijn dokter vertelde hem dat hij essentiële tremor had, een neurologische aandoening die elk deel van het lichaam kan aantasten, maar vaak de handen treft, vooral de dominante hand. Het komt meestal voor op oudere leeftijd en kan na verloop van tijd erger worden. "Als iemand met deze aandoening iets wil pakken, zoals een koffiekopje, wordt de tremor steeds erger naarmate hij zich meer concentreert op het pakken van dat voorwerp," zegt Price.

Powley's arts gaf hem medicijnen tegen de tremor, maar de bijwerkingen - nachtmerries, extreme slaperigheid, gewichtsverlies en altijd een koud gevoel - waren erger dan de tremor, zegt hij. In de loop van 26 jaar met de tremor, tegen de tijd dat Powley 83 jaar oud was, kon hij niet langer olieverfschilderijen maken zoals hij gewend was. Hij moest het penseel met beide handen vasthouden. Hij moest het gebruik van bijlen, zagen en elektrisch gereedschap opgeven op het 2 mijl lange stuk Appalachian Trail dat hij onderhoudt in de buurt van zijn huis in Free Union, VA. Hij kon zich niet scheren of suiker in zijn koffie doen. Hij droeg een slabbetje als hij at. "Ik probeerde niet depressief te worden," zegt hij. "Ik probeerde de manier waarop ik dingen doe te veranderen. Maar ik was voor veel dingen afhankelijk van mijn vrouw."

Dit jaar vroeg Powley's arts van het University of Virginia Health System hem of hij focused ultrasound wilde proberen voor de tremor in een van zijn handen. Bij deze procedure gebruiken artsen MRI om de zenuwcellen in de hersenen te vinden die de tremor veroorzaken. Vervolgens brengen ze de patiënt een op maat gemaakte helm aan die ultrageluidsgolven afgeeft op de exacte plek die het probleem veroorzaakt. De ultrasone golven verhitten het kleine stukje boosaardige hersenweefsel en vernietigen het. "Je snijdt in wezen het slecht werkende circuit door en herstelt het vermogen van de patiënt om zijn hand veel beter te gebruiken," zegt Price.

Voordat de neurochirurgen met de behandeling van Powley begonnen, moest hij zijn naam opschrijven en een spiraal op papier tekenen. "Terwijl ik in de [MRI] machine lag," zegt hij, "rolden ze me er af en toe uit en gaven ze me het vel papier en het potlood, en dan probeerde ik weer een rondje te maken. Dat zou hen vertellen hoe goed ze het deden."

Twee uur lang rolden ze hem in en uit de machine om hun werk te controleren tot uiteindelijk iedereen tevreden was. "Ze haalden me eruit, en ik onderging de test opnieuw met potlood en papier, en ik kon weer schrijven," zegt Powley, die nu weer aan het schilderen is. "Ik kan mijn ontbijt eten met een lepel, zonder slabbetje. Het is net een normaal ontbijt, en ik ben zo blij."

Hoewel de procedure de tremor in Powley's rechterhand heeft doen verdwijnen, heeft ze niet bij iedereen hetzelfde effect. Gemiddeld krijgen mensen ongeveer 50% verbetering in het gebruik van hun handen of het gebied waar de tremor zit. En net als elke andere medische procedure brengt ook deze procedure risico's met zich mee. Enkele mogelijke bijwerkingen zijn gevoelloosheid of tintelingen in de vingers, hoofdpijn en onvastheid. En er is een kans dat de procedure het moeilijk maakt om te lopen of dat iemand de controle verliest over bepaalde lichaamsfuncties, zoals spreken of dingen oppakken.

Een steekvlam veroorzaken

Gerichte ultrasone golven kunnen nuttig zijn op andere plaatsen dan de hersenen. Onderzoekers van de Universiteit van Virginia gebruiken de technologie om te proberen een aanval van het immuunsysteem tegen kanker uit te lokken. Kankercellen hebben eigenschappen waardoor ze het immuunsysteem - het ingebouwde afweersysteem van het lichaam - kunnen misleiden. Het systeem herkent griep, verkoudheid en andere infecties als een bedreiging en valt ze aan. Maar kanker slaagt er vaak in erlangs te sluipen.

Nieuwe immunotherapie medicijnen kunnen het natuurlijke afweersysteem van het lichaam helpen kanker te herkennen als een bedreiging. Deze medicijnen werken onder meer bij melanoom en longkanker. Maar soms, bijvoorbeeld bij borstkanker, zijn ze niet genoeg om het immuunsysteem wakker te schudden. In experimenten aan de Universiteit van Virginia krijgt een vrouw die start met immunotherapie voor borstkanker, ook een gespecialiseerde ultrasone behandeling. Artsen gebruiken ultrageluidsgolven om enkele kankercellen op het oppervlak van de borsttumor te vernietigen. De ontsteking kan het immuunsysteem waarschuwen en een aanval uitlokken. "Het idee met ultrageluid is dat de hittestress ervoor zorgt dat het immuunsysteem de kankercellen herkent en bestrijdt," zegt Price.

Het is nog te vroeg om te zeggen of de theorie klopt. De vrouwen in dit onderzoek hebben kanker in een vergevorderd stadium en kiezen voor deelname aan het onderzoek om bij te dragen aan onderzoek dat vrouwen met borstkanker in de toekomst kan helpen. "Tot nu toe," zegt Price, "zien we echt opwindende veranderingen in hoe de tumor zich gedraagt nadat hij is geraakt met het gerichte ultrageluid."

De onderzoekers geloven niet dat ze alle mogelijkheden van ultrageluid hebben uitgeput. In andere vroege experimenten -- nog niet bij mensen maar tot dusver met goede resultaten bij muizen -- zijn biomedische ingenieurs van General Electric Global Research in Schenectady, NY, erin geslaagd de bloedsuiker te verlagen door ultrageluidsgolven te richten op zenuwcellen in de lever die de bloedsuiker helpen regelen. Onderzoekers van de Universiteit van Minnesota hebben ontstekingen verminderd en artritis minder ernstig gemaakt bij muizen door ultrageluid te richten op de milt. Als de technologie veilig en effectief blijkt bij mensen, zou het op een dag een niet-invasieve, niet-medicamenteuze behandeling kunnen zijn voor aandoeningen als diabetes en artritis. "We gebruiken het ultrageluid om een afgifte van [chemische stoffen] in het lichaam te veroorzaken om een geneesmiddelachtig effect te hebben," zegt Christopher Puleo, PhD, een onderzoeker bij General Electric die betrokken was bij het experiment.

Vandaag helpen de Shorrs graag de basis te leggen voor wat op een dag dodelijke hersenziekten zou kunnen genezen of sterk verbeteren. "Het zijn veel afspraken, testen, bloedonderzoeken, MRI's en PET-scans," zegt Kim, "maar we denken dat het alles waard is. Je kunt alleen maar iemand helpen."

Klinische proeven, in cijfers

Geavanceerde behandelingen zoals gefocust ultrageluid zijn alleen mogelijk omdat duizenden vrijwilligers - zowel zieke als gezonde - zich inschrijven voor klinische proeven.

• 309,909: Aantal klinische proeven die momenteel geregistreerd zijn bij de National Institutes of Health.

• 50: Aantal Amerikaanse staten waar momenteel klinische proeven worden uitgevoerd.

• 210: Aantal landen waar momenteel klinische proeven plaatsvinden

• 25,875: Aantal lopende klinische onderzoeken die een nieuwe medische procedure testen -- zoals gerichte ultrasone behandeling

Vind meer artikelen, blader door oude nummers en lees het huidige nummer van doctor Magazine.