Öppning av striatal blod-hjärnbarriär vid Parkinsons demens

[00:00:41] Dr. Pineda-Pardo: Tack för introduktionen, Sara.

[00:00:44] Dr. Sara Schäfer: Det första som dyker upp i tankarna när man tänker på blod-hjärnbarriären, åtminstone för mig, är oftast att den skyddar hjärnan mot patogener, gifter och andra påverkningar utifrån hjärnan. Det är dock också helt klart viktigt att tänka på det när vi funderar på hur man levererar [00:01:00] läkemedel till hjärnan, vilket är mer fokus för varifrån denna studie kommer.

Kan du prata lite mer om det?

[00:01:07] Dr. Pineda-Pardo: Ja, du har helt rätt, sir. Grejen är egentligen att BBB, blod-hjärnbarriären, finns där av en anledning. Den är till för att förhindra inträde av patogener, gifter och för att selektivt tillåta inträde av näringsämnen och andra saker. Men faktum är att de flesta studier av neurodegenerativa sjukdomar misslyckas i sökandet efter en effektiv läkemedelsbehandling.

En av anledningarna till detta har tillskrivits blod-hjärnbarriären, den låga permeabiliteten eller höga selektiviteten. Alternativ till vår procedur, till lågintensivt fokuserat ultraljud, så att öka permeabiliteten hos blod-hjärnbarriären kan vara antingen för ospecifikt eller för invasivt.

Så vi tror att det här är en bra väg att gå. Och möjligheten att toxiner eller patogener kan korsa blod-hjärnbarriären, och det är en risk att beakta, det är inte försumbart, men om vi hittar ett sätt att leverera ett potentiellt effektivt läkemedel kan fördelarna definitivt överväga risken.

Och en annan sak är att anledningen [00:02:00] till att de flesta studierna vi ser är säkerhetsstudier är just det. För att vi måste ta hänsyn till alla möjliga faktorer för den här typen av interventioner.

[00:02:07] Dr. Sara Schäfer: Många av de läkemedel vi börjar prata om undersöks med intratekal administrering för att försöka undvika blod-hjärnbarriären som problemet. Och även som du sa, med intratekal administrering finns det en oro för hur djupt det penetrerar in i hjärnan. Vilka delar av hjärnan påverkas faktiskt av detta läkemedel? När det ens striatum och i vilka mängder. Och naturligtvis finns det alltid en situation där patienten inte är superexalterad över att få en lumbalpunktion hela tiden, eller hur. Så detta verkar ganska kritiskt framöver.

Berätta om tidigare studier som har tittat på övergående öppning av blod-hjärnbarriären på specifika platser i hjärnan och i specifika populationer.

[00:02:49] Dr. Pineda-Pardo: Med hjälp av den här tekniken, så lågintensivt fokuserad ultraljud, kan vi skilja på två olika kliniska forskningslinjer för att öppna, för att inducera permeabilitet i blod-hjärnbarriären. Och dessa är som en cancerforskningslinje [00:03:00] för hjärncancer genom hjärncancer och neurodegeneration.

Jag vill också skilja på detta, eftersom de följer två olika delar och det är helt klart neurodegenerativitet. Inom cancerforskning såg vi de första artiklarna runt 2016 med invasiva apparater. Och detta följdes av ytterligare en publikation 2019 och så vidare. Och saken är den att i dessa fall riktar de in sig på tumören och det peritumorala området, och deras mål är ganska tydligt att öka permeabiliteten hos blodtumörbarriären för att leverera kemoterapi och monoklonala antikroppsbehandlingar.

Och de kan gå riktigt snabbt eftersom de inte är så konservativa som vi måste vara med neurodegeneration. Detta är helt klart en envägs, och de går framåt mycket. I vårt fall, inom neurodegeneration, kan jag säga att de västerländska prekliniska experimenten i Queensland visade att öppningen i sig kommer att ha en inverkan på elimineringen av beta-amyloid.

De visar detta på möss och faktiskt visar de till och med att mössen förbättras i vissa uppgifter, eller hur? Så detta var definitivt en utlösande faktor för studierna inom neurodegeneration. Och detta följdes av den första rapporten av Lipsman i Nir Lipsman i Sunnybrook i Toronto.

I den här artikeln visar de att de utförde öppningen på en patient med Alzheimers sjukdom. Och de lyckades öppna blod-hjärnbarriären och den vita substansen. Och detta var säkert, väl utrett och följdes av andra arbeten i andra grupper.

En annan arbetar med ALS, i kortikala områden. Och en annan arbetar med demens vid Parkinsons sjukdom. Det de har gemensamt är att de riktade in sig på kortikala områden. Tja, hippocampus, men generellt sett ytliga kortikala områden.

Så dessa var små mål. Målet här var att rikta in sig på små regioner, för procedurens säkerhet och tolerans. Och ett av resultaten som kom fram från denna publikation var en replikering av Leinengas fynd. De visade att öppningen i sig kunde minska amyloidbördan. Så detta hittades hos möss, replikerades hos människor, hos patienter med Alzheimers sjukdom. Så detta var bra. Fyndena var av modererande magnitud, de var inte enorma vad gäller mängden amyloidreduktion men värre i Afrika.

Så detta [00:05:00] är en slags sammanfattning av de tidiga försöken före denna, utförda av oss som nyligen har publicerats.

[00:05:05] Dr. Sara Schäfer: Ja. Det var en av de mest överraskande aspekterna av artikeln för mig, att lära mig att bara öppning av blod-hjärnbarriären med fokuserad ultraljud har visat sig minska beta-amyloidavsättning i dessa områden. Jag har två relaterade frågor. Den ena är, vad är den föreslagna mekanismen för det och har detta undersökts i andra avsättningar av proteiner som alfa-synuklein eller tau.

[00:05:29] Dr. Pineda-Pardo: Så de måste föreslå, bra, från oss, och från alla författare som har utforskat dessa två huvudmekanismer för möjliga mekanismer för detta. Den ena är lymfsystemet. Så, att öppna blod-hjärnbarriären ensam kan ha en inverkan på lymfflödet bara genom att underlätta flödet av cerebrospinalvätska in i de kardiovaskulära utrymmena och in i parenkymet och så vidare.

Så detta är min förmodade ökning i processen för att eliminera amyloid. Vi vet faktiskt att beta-amyloid ackumuleras extracellulärt och en av de möjliga [00:06:00] orsakerna till ventrikulär ackumulering kan vara dysfunktion i detta system, eller hur? Så om man bara öppnar, så bara ökar permeabiliteten i blod-hjärnbarriären, kan det underlätta att öka detta flöde i denna rensningsprocessen.

Och den andra mekanismen som har föreslagits är det inflammatoriska svaret vid mikroglial astrocytisk aktivering, som vi vet sker efter att BBB öppnats. Så för återställandet av barriären och så vidare. Även för behandling av toxiner från patogener som kan ha passerat.

Så den här, den här, den här inflammatoriska reaktionen kan ha något att göra med clearance. Den andra saken du frågar är att alfa-synuklein och tau, såvitt jag vet, bara ackumuleras intracellulärt. Så om dessa två mekanismer är de ansvariga eller de som är relaterade till BBB-öppningen, kommer de förmodligen att ha liten inverkan på clearance av dessa två proteiner. Så jag antar att i det här fallet måste vi kombinera öppningen med någon specifik läkemedelsbehandling eller så.

[00:06:54] Dr. Sara Schäfer: Så vad hoppades ert team kunna tillföra till den här informationen med er studie?

[00:06:58] Dr. Pineda-Pardo: Ja. Så [00:07:00] faktiskt ett par saker. Tja, först studera, som ni vet, från abstrakt och så vidare, att idén med studien inte var att bekräfta detta, utan att visa säkerheten för detta. Egentligen är dessa pilotprojekt för den här typen av studier hittills, men utöver dessa resultat förväntade vi oss att bidra till bevisen, som enligt min mening fortfarande är måttliga.

Så tanken var att bidra till de måttliga bevis som jag ansåg fortfarande finnas, nämligen PET-amyloidreduktionen relaterad enbart till öppningen.

Så utöver de två positiva fynden vi har inom Alzheimers sjukdom, fanns det faktiskt ett negativt fynd i en av de tidigaste rapporterna av Nir Lipsman. Jag tror att alla resultat bidrar ytterligare till denna grad av bevis. Men idén här är också att testa hypotesen om amyloidreduktion vid en annan patologi, nämligen Parkinsons sjukdom, det handlar om demens där amyloidackumulering kan följa en annan mekanism eller till och med märkas och så vidare. Och å andra sidan vill jag också betona att detta inte var det huvudsakliga resultatet. Det huvudsakliga primära resultatet att studera eller idén här var att testa genomförbarhet, reversibilitet och säkerhet, vilket är som de viktigaste [00:08:00] pilotprojekten för denna typ av tidiga öppna BBB-studier.

[00:08:03] Dr. Sara Schäfer: Berätta om protokollet för den här studien.

[00:08:05] Dr. Pineda-Pardo: Ja, den här var i stort sett densamma som den föregående vad gäller prospektiv, explorativ, öppen nivå, enarmad, fas ett-säkerhet och så vidare. Så den undersöker i princip procedurens säkerhet i samma patientkohort som vi publicerade 2019 i Nature Communications.

Skillnaden var målet, så vi riktade in oss här på den bakre delen av putamen postkommissural, och även målets utbredning. Så i den föregående rapporten utförde vi små öppningar. Så en liten yta riktades in, och här utökar vi den till hela den bakre putamen med en stor öppning. Och ja, tanken var att testa säkerheten med denna procedur.

Och vi gjorde det i en kohort av sju patienter som behandlades två gånger, med ungefär två veckors mellanrum. Så detta var återigen samma som det föregående. Och vad var de primära utfallen? De flesta av dem var säkerhetsutfall, alltså kliniskt utfall, MDS-UPDRS neuropsykologiska batteri, som utforskar alla [00:09:00] kognitiva domäner, MR för att testa möjligheten för öppningen, vilket inducerar lite MRH eller ödem.

Och en annan sak vi har här, eftersom vi riktade in oss på putamen, vilket jag inte sa, men för oss, naturligtvis, för Parkinsons sjukdom, verkar detta vara ett mycket meningsfullt mål om vi vill återställa den dopaminerga denervationen med vilken typ av läkemedel vi kan tänka oss. Så här bestämmer vi oss för att lägga till FDOPA PET för positronemissionstomografi, bara som ett mått på säkerhet, inte som ett mått på potentiell nytta.

Även för att idén om att öppna, inducera en potentiell påverkan på SWI-sekvensen är något som behöver bedömas. Och det är därför vi inkluderade det. Så vi inkluderar också den sekundära åtgärden för att utvärdera amyloid. Och ja, detta var alla säkerhetsåtgärder. Så allt där samlades in som en säkerhetsrisk.

Och vad gäller genomförbarhet och reversibilitet använder vi det som har använts i de flesta studier, nämligen Gabrielino-förstärkt MRI. I grund och botten består detta av att injicera gadolinium, ett paramagnetiskt kontrastmedel som du förmodligen är bekant med. Så att se förstärkt hyperintensitet i parenkymet runt målet är i princip en positiv bekräftelse på att proceduren har lyckats.

Och återigen, försvinnandet av denna förbättring är en positiv bekräftelse på återställandet av blod-hjärnbarriären.

[00:10:15] Dr. Sara Schäfer: Tack för den utmärkta översikten. Vilka var resultaten med avseende på de primära utfallen, vilka återigen var säkerhet, genomförbarhet och reversibilitet.

[00:10:25] Dr. Pineda-Pardo: Så genomförbarhet och reversibilitet är i stort sett bekräftade, och i princip bekräftar vi förmågan att inducera öppning i det bakre putamenet. Och återställningen av öppningen bekräftades i de flesta fall 24 timmar efter ingreppet. Och i vissa fall är detta något som inte har setts tidigare.

Vi såg faktiskt att det i några fall, 24 timmar efter ingreppet, fortfarande fanns en viss förbättring med prickigt utseende, som små fläckar, och detta verkar vara samlokaliserat inom paravaskulära utrymmen. Så av någon anledning finns det fortfarande ett minimalt läckage inom de paravaskulära utrymmena, men [00:11:00] detta kommer att övervakas i efterföljande uppföljningar under det kommande året. Och detta handlade om genomförbarhet och reversibilitet och säkerhet, i princip såg vi inga större eller allvarliga biverkningar för patienterna. Ingen klinisk eller neuropsykologisk permanent förändring observerades hos patienterna. Och på MR-undersökningen observerade vi ett par saker. Det finns en sak som har rapporterats av oss och av andra, vilket är det vi kallar T2-hyperintensiteter.

Det verkar som att i vissa fall, relaterat till en högre dos ultraljud och öppning, kan vi se en liten hyperintensitet i T2 Star, vilket verkar vara relaterat från histologiska studier. Den studien publicerades nyligen i PNAS och verkar vara relaterad till extravasation eller röda blodkroppar.

I slutändan öppnar vi blod-hjärnbarriären och som du sa i början kan många saker komma ut och av någon anledning kan blodkropparna komma ut och detta kommer att påverka T2-stjärnbilderna. I vilket fall som helst hade detta inga kliniska korrigeringar, så vi hade inga kliniska händelser kopplade till det.

Och detta verkar avta under uppföljningen. Så det är något vi ser vid akut [00:12:00] utvärdering, men det verkar avta vid längre uppföljningar. Och i vår serie såg vi också två patienter med mildt ödem. Detta är något som vi följer och det försvann. Detta var mildt vaskulärt ödem, men det är, återigen, detta är något som vi kanske faktiskt kommer att göra när man utför större BBB-öppningar, vilket stör blod-hjärnbarriären i en större volym.

Så fluorodopa, vi observerade ingen förändring. Detta var, återigen, som jag sa tidigare, en säkerhetsåtgärd, men vi observerade en icke-signifikant, men en genomsnittlig ökning av fluorodopaaktivitet. Vi har ingen förklaring till det, men det var spännande. Vi såg att denna ökning var korrelerad med minskning av amyloid. Så det fanns en inneboende mekanism som relaterar detta till, men vi har ingen förklaring till det. Men det var fortfarande intressant. Något som behöver utforskas vidare.

[00:12:44] Dr. Sara Schäfer: Så vi pratade om resultaten av de primära utfallsmålen, men hur är det med studiens explorativa utfall? Vilka var resultaten av det?

[00:12:53] Dr. Pineda-Pardo: Som jag sa, tog vi FDOPA för att utvärdera effekten av öppningen i det bakre putamenet på [00:13:00] amyloidbördan. Och i vårt fall finner vi ett oväntat fynd, men med högre magnitud än vi förväntade oss. Baserat på den tidigare rapporten fann vi att den genomsnittliga kedjan var nära 20 %.

Vilket var högre än i tidigare studier. Och inte bara det, vi fann också att det fanns ett datasamband, alltså en signifikant korrelation mellan förbättringen på gadoliniumkontrast T1w-Dd-bilderna, alltså förbättringen vi såg i målet och minskningen av amyloid. Så att hitta detta signifikanta samband hjälper oss att etablera ett samband mellan själva proceduren.

Så mellan öppnandet av blod-hjärnbarriären och minskningen av amyloider som vi ser hos denna patient.

[00:13:37] Dr. Sara Schäfer: Så intressant att du kunde se den korrelationen även med så liten statistisk styrka i studien att den fortfarande var statistiskt signifikant, att ju mer gadoliniumförstärkning det var, och därför ju mer öppning av blod-hjärnbarriären var, desto större var minskningen av beta-amyloidavsättning.

Några av patienterna i studien hade [00:14:00] ett unilateralt mål två gånger. Medan andra hade ett unilateralt mål, följt av bilaterala mål. Du förklarar detta lite i artikeln, men kan du bara berätta för våra lyssnare varför det fanns den skillnaden och om deras resultat skilde sig åt?

[00:14:14] Dr. Pineda-Pardo: Så anledningen till det var att öka säkerhetstesterna gradvis. Planen var att först gå med något som kanske var ett steg längre än de tidigare experimenten. Så att gå till ett annat mål i två separata sessioner.

Så vi testar säkerheten vid upprepade procedurer på samma mål, och när vi väl bekräftat det bestämmer vi oss för att öka komplexiteten eller omfattningen av målinriktningen. Så bilateral målinriktning är i själva verket med den här typen av procedur, det är inte något som kräver en supermetodologisk förändring.

Så det är egentligen i stort sett samma procedur. Det ökade bara lite med tiden, kanske högre dos av mikrobubblor. Men det är därför vi gjorde det i separata block, på de första tre patienterna och de andra tre patienterna på den andra armen.

[00:14:56] Dr. Sara Schäfer: Så utifrån det genomgick patienterna i denna studie [00:15:00]-proceduren två gånger, antingen unilateral, följt av unilateral, eller unilateral, följt av bilateral, och följdes upp i sex månader. Har du någon oro för att reversibiliteten eller säkerheten kan vara mindre gynnsam vid längre uppföljning?

Det låter potentiellt som inte, eftersom du följde några patienter som fortfarande hade gadoliniumförstärkning eller ödem för att fastställa att det hade upphört. Eller har du några farhågor kring idén om multifokusering på ultraljudsprocedurer, förmodligen för att administrera behandlingar till en patient, det är osannolikt att det är en engångssituation.

[00:15:37] Dr. Pineda-Pardo: Den engångsbehandlingen är faktiskt idealisk, baserat på våra resultat förutser jag inte att det finns någon förväntad uppföljning, att det är reversibelt eller säkert, längre. Så att vi bestämmer oss för att avsluta eller följa upp, typ sex månader. Men patienterna var helt okej. De andra rapporterna ser inte heller någon anledning att förvänta sig en förändring av det. Jag tycker att det är viktigt, det du också [00:16:00] kommenterade om repeterbarhet. Tänk dig den här proceduren, den måste upprepas typ en gång i veckan under ett år för en specifik behandling. Jag ser detta som en verklig utmaning. Detta är något som inte har testats inom neurogenetiska sjukdomar. Det maximala antalet behandlingar som har utförts för samma mål är tre, ja, två till tre, en artikel var tre, och de flesta av de andra var bara två sessioner.

Så att utöka det till 10 sessioner eller 20. Min kompromisskärl, jag vet inte hur. Men det här är något som definitivt måste testas. Men jag vill säga att allt är en fråga om avvägningar. Så om vi har ett potentiellt läkemedel för vilket vi förväntar oss en viss klinisk nytta, kan vi överväga att utvärdera en avvägning mellan den ena risken och den andra och överväga kanske en exponering för livslängden på blodkroppsöppningen en gång i månaden eller en varannan månad. Jag vet inte.

Men målet här, som jag ser det och som vissa andra högskolor och forskare inom detta område ser det, antar jag att målet här för neurodegeneration är att sträva efter en engångsgrej.

[00:16:56] Dr. Sara Schäfer: Du har höga ambitioner!

[00:16:58] Dr. Pineda-Pardo: Ja, självklart, [00:17:00] självklart. Men det här är vad jag skulle vilja, och det här är vad vi utforskar.

Och inte bara som, utan även andra. Jag antar att utvecklingen inom genterapi kommer att vara det andra att sikta mot. Jag tror att detta kan vara en guldgruva, så att vi får en enda begränsad effekt på blod-hjärnbarriären och en effektiv långvarig effekt. Det är vad vi siktar på, men vi får se.

[00:17:19] Dr. Sara Schäfer: Guldet i slutet av regnbågen.

Så vi går vidare till studiens begränsningar. Det är uppenbart att styrka var en begränsning, och det var färre än 10 försökspersoner. Vilka andra begränsningar identifierade du och vad kan nästa steg vara? Och relaterat, och du gick in lite på det här, men hur ser du för dig att den här tekniken kommer att införlivas i framtiden?

[00:17:40] Dr. Pineda-Pardo: Brist på styrka är en sak, eller så fanns det sju patienter inom provområdet. Men innan jag går in på andra begränsningar vill jag säga att man här måste tänka på att vi inte ger några terapeutiska förväntningar på patienterna, eller hur? Så det är väldigt svårt att rekrytera patienter till den här typen av studier. Och jämfört med andra [00:18:00] rapporter var sju patienter begränsat men tillräckligt med tanke på testsäkerheten, men den största begränsningen i den här studien var, och jag antar att det även gäller många andra studier, och vi säger det i artikeln, att det var covid-nedstängningen. Det var mitt i studien.

Och det var något som förmodligen maskerade potentiella resultat som vi kunde ha sett i kognitiv påverkan av proceduren? Jag säger inte att vi naturligtvis kommer att förvänta oss en kognitiv förbättring. Jag kan inte säga att jag inte vet, men det här är något som definitivt har maskerats av covid-nedstängningen. Och det finns andra begränsningar. De flesta av dem är tekniska och vi kommer att se under de kommande månaderna. Stora förbättringar på detta område. Vi ser det redan när det gäller kontrollerbarhet. Just nu öppnar vi blod-hjärnbarriären, ett stort mål, men vi kontrollerar inte hur homogena dessa öppningar är eller vilken typ av läkemedel, vad gäller molekylvikter eller löslighet, som kommer att kunna passera.

Och i detta avseende finns det många saker som flödet, tillströmningen av läkemedel som kommer att gå genom blodkroppens blodkropp, och så vidare. Så i vår grupp blir vårt nästa steg att fortsätta testa säkerheten för andra indikationer, [00:19:00] mål, eller patologi eller så vidare. Men målet här för oss och för andra är definitivt att inkludera läkemedelsutveckling.

Så vi behöver investera i potentiella läkemedel som kan dra nytta av den här typen av procedur. Och detta är definitivt nyckeln till att tekniken ska bli framgångsrik. Och vad är det andra du frågar?

[00:19:15] Dr. Sara Schäfer: Om du hade en kristallkula, vad skulle du se i din kristallkula?

[00:19:19] Dr. Pineda-Pardo: Så det är en väldigt enkel sak som en ambulatorisk procedur som kan utföras snabbt utan behov av, just nu använder vi en huvudram fixerad i patienten utan ram, ett helt kontrollerbart system som man bara programmerar. Jag vill leverera denna koncentration av läkemedel till detta område i hjärnan.

Systemet kommer att uppskatta hur mycket energi, hur mycket mikronivåer som krävs för att leverera denna specifika mängd läkemedel till hjärnan. Och något som naturligtvis kan upprepas flera gånger utan att kompromettera kärlsystemet. Men det jag verkligen ser, och jag är inte i närheten av en kristallkula, och vi kommer förmodligen att se det snart, tror jag, utifrån de studier jag har sett. Är införandet av detta i behandlingen av hjärncancer i kombination med kemoterapi. [00:20:00] Jag tror att detta är ett mer direkt framtida införlivande i kliniker. Men vårt mål är naturligtvis att erbjuda genterapi, och vi arbetar.

[00:20:06] Dr. Sara Schäfer: Tack för detta givande samtal. Jag lärde mig mycket utöver att läsa själva artikeln.

[00:20:12] Dr. Pineda-Pardo: Tack så mycket. Tack för inbjudan, och om ni låter mig göra det vill jag också tacka mitt team. Det här är en arbetsgrupp, så det är inte en enda person och jag vill tacka dem alla.