„To jest butelka tabletek”, mówi J. P. Errico, pokazując mi coś, co oczywiście nie jest butelką tabletek.

Errico, współzałożyciel i prezes ElectroCore Medical, trzyma GammaCore, nieinwazyjny stymulator nerwu błędnego. Jeśli R D się utrzyma, to urządzenie ma zamiar przekształcić dziesięciolecia dowodów na znaczenie pojedynczego nerwu w nowy rodzaj medycyny: terapię elektryczną tak łagodną jak poranna kąpiel i tak prostą jak picie pigułki z kawą.

spójrz na wykres anatomii i znaczenie nerwu błędnego wyskakuje na Ciebie. Vagus oznacza po łacinie” wędrujący”, a zgodnie ze swoją nazwą, nerw meandruje wokół klatki piersiowej i brzucha, łącząc większość kluczowych narządów—w tym serce i płuca—z pniem mózgu. To jak tylne drzwi wbudowane w ludzką fizjologię, pozwalające włamać się do systemu organizmu.

stymulacja nerwu błędnego lub VNS, rozpoczęła się w latach 90., kiedy Cyberonics Z Houston opracowała wszczepiany stymulator do leczenia szczególnie trudnych przypadków padaczki. Ta aplikacja to dopiero początek. Naukowcy wkrótce odkryli, że stymulacja może leczyć różne dolegliwości, w tym bolesne stany neurologiczne, takie jak migrenowe bóle głowy i fibromialgia, problemy zapalne, takie jak choroba Leśniowskiego – Crohna i astma, oraz dolegliwości psychiatryczne, takie jak depresja i zaburzenia obsesyjno-kompulsywne.

pomimo entuzjazmu naukowego, historia kliniczna VNS była mieszana. Badania z pacjentami cierpiącymi na depresję oporną na leczenie przyniosły dobre wyniki-ale nie na tyle dobre, aby przekonać rządowe programy ubezpieczeniowe USA do zapłacenia za ich stosowanie. W sierpniu ubiegłego roku stymulator wyprodukowany przez Boston Scientific wypadł słabo w dużym badaniu z pacjentami z niewydolnością serca. Cyberonika i jej konkurenci wciąż zastanawiają się, jakie sygnały najlepiej wysłać wzdłuż nerwu błędnego, aby podłączyć się do systemów mózgu i naprawić to, co nam dolega.

postęp jest strasznie powolny. Zabiegi zazwyczaj wymagają wszczepienia generatora impulsu kieszonkowego w klatce piersiowej pacjenta, który jest podłączony do pary elektrod otaczających nerw błędny w szyi. Badania te obejmują pacjentów, u których wszystkie inne opcje zawiodły lub zostały wykluczone i którzy są gotowi poddać się inwazyjnemu ” leczeniu ostateczności.”

ale co, jeśli VNS może być pierwszą rzeczą, którą przepisał lekarz? Co jeśli, jak obiecuje ElectroCore, to naprawdę było tak proste, jak wzięcie pigułki? Do tego zmierza startup z New Jersey. ElectroCore opracował pierwszy stymulator nerwu błędnego, który nie jest wszczepiony: jest to ręczne urządzenie, które po prostu naciskasz na szyję. Jeśli to wszystko, czego potrzeba, aby włamać się do mózgu i wyleczyć niektóre z najbardziej niepokojących chorób, medycyna może wyglądać zupełnie inaczej za dekadę.

pomysł, że ten pojedynczy nerw może mieć tak głęboki wpływ na tak wiele różnych narządów i dolegliwości, może wydawać się naciągany. Aby zrozumieć podstawową logikę tego leczenia, należy rozważyć anatomię nerwu błędnego i gdzie łączy się z mózgiem.

nerw kończy się w pniu mózgu w strukturze zwanej nucleus tractus solitarius. „NTS to połączenie w mózgu”, wyjaśnia Milton Morris, który do niedawna był starszym wiceprezesem RD w Cyberonics. Stamtąd sygnały nerwu błędnego podróżują do innych ważnych struktur mózgu o oszałamiających nazwach łacińskich, takich jak locus coeruleus i jądra grzbietowe. Większość z tych struktur wytwarza neuroprzekaźniki-substancje chemiczne, których komórki mózgowe używają do komunikacji—które mają działanie hamujące, zmniejszając pobudliwość neuronu.

ta anatomiczna perspektywa wyjaśnia, w jaki sposób VNS przynosi korzyści terapeutyczne. Napad padaczkowy, na przykład, jest wynikiem fal wzbudzenia zamiatanie przez mózg. Zainstalowanie naturalnych tłumików mózgu powinno—i najwyraźniej tak-spowodować, że fale te się rozluźnią. Wiele dolegliwości obecnie badane przez badaczy nerwu błędnego prawdopodobnie obejmować podobne nadmierne pobudzenie, lub nadwrażliwości. „Epilepsja może być tylko jednym końcem spektrum”, mówi Errico.

niektóre połączenia wzdłuż tego spektrum są znane od dawna: około 2400 lat temu Hipokrates zauważył związek między epilepsją a depresją, dwie dolegliwości teraz leczone VNS. Naukowcy natknęli się ostatnio na inne powiązania: Errico i naukowcy z Uniwersytetu Columbia odkryli, że astmatycy, których skutecznie leczyli stymulacją, zgłaszali mniej bólów głowy.

ElectroCore znalazł dalsze wskazówki dotyczące związków między dolegliwościami, zagłębiając się w skargi pacjentów zebrane przez Brytyjską narodową służbę zdrowia. Sortowanie danych pomogło firmie zidentyfikować pierwsze cele kliniczne-migreny i klastrowe bóle głowy – ale także zasugerowało przyszłe kierunki badań. Dane wykazały, że opieka nad pacjentami z bólami głowy jest zaskakująco kosztowna, ponieważ konsultują się z lekarzami do trzech razy częściej niż przeciętni i przyjmują do czterech razy więcej leków. Ale wszystko to dodatkowa opieka zdrowotna nie musi rozwiązać ich bóle głowy; ci pacjenci mają tendencję do innych przewlekłych chorób, takich jak fibromialgia, lęk i astma, które mogą być uleczalne przez VNS. Dane sugerują, że Warunki te mogą mieć wspólny korzeń, przynajmniej u niektórych pacjentów.

obecnie problemy te są obsługiwane przez wielomiliardowy rynek farmaceutyczny. Ale te leki nie zawsze działają i mogą mieć niepokojące skutki uboczne. Więc zamiast próbować zgnieść te elektroniczne starty, niektóre duże firmy farmaceutyczne wkraczają do gry.

Brytyjski gigant farmaceutyczny GlaxoSmithKline był najbardziej popularny ze swoim poparciem, nawet wymyślając termin „electroceuticals”, aby opisać pojawiające się terapie. „Naszym celem jest mówienie językiem elektrycznym nerwów, aby osiągnąć wyższy efekt leczenia”, powiedział Kristoffer Famm, szef działu badań bioelektronicznych w GSK, w niedawnym wywiadzie. W 2013 r. GSK utworzyła fundusz venture capital o wartości 50 mln USD, Action Potential Venture Capital, w celu sfinansowania startupów electroceutical. Pierwszym wyborem był implant nerwu błędnego firmy SetPoint Medical.

SetPoint został założony przez Kevina Tracey, neurochirurga i immunologa. Motywowana tajemniczą śmiercią chorego na oparzenia niemowląt pod jego opieką, Tracey udowadnia istnienie „odruchu zapalnego” – ścieżki, przez którą mózg może stłumić stan zapalny, wysyłając sygnały przez nerw błędny do śledziony. SetPoint Medical zajmuje się manipulowaniem tym odruchem w leczeniu reumatoidalnego zapalenia stawów i choroby Leśniowskiego-Crohna, między innymi schorzeń zapalnych. Chociaż jego terapia wymaga wszczepionego stymulatora, małe urządzenie mieści się całkowicie w szyi pacjenta, znacznie zmniejszając zakres operacji. Firma zawsze dążyła do tego, aby urządzenie było jak najbardziej podobne do terapii lekowej, wyjaśnia dyrektor techniczny SetPoint Mike Faltys. „Do niedawna nie otrzymywaliśmy funduszy farmaceutycznych”, mówi, ” ale od początku mieliśmy pomysł farmaceutyczny.”

pomyśl przez chwilę o tabletkach: bierzesz je albo zgodnie z harmonogramem, albo w odpowiedzi na objaw. Są przenośne, a ich liczba może być ograniczona przez receptę.

urządzenie ElectroCore ’ a ma te wszystkie atrybuty-mówi Errico. Typowy schemat to dwie lub trzy dawki 2-minutowe dwa razy dziennie, ale jeśli wyczuwasz migrenę, możesz użyć stymulatora, aby odpuścić pełny atak. Urządzenie ElectroCore jest mniejsze niż iPhone 6, więc łatwo jest go nosić. (Inżynierowie firmy niedawno zbudowali stymulator w przypadku smartfona Samsung, aby pokazać, że można to zrobić.) I może być zaprogramowany przez lekarza, aby dostarczyć określoną liczbę dawek.

stworzenie pierwszego na świecie nieinwazyjnego stymulatora nerwów było nie lada wyzwaniem inżynierskim. Rozważ problem sygnalizacji: nerw błędny składa się z wielu pojedynczych włókien nerwowych kilku różnych typów, niektóre przekazują sygnały do mózgu, a niektóre sygnalizują do narządów. Niektórzy robią pomocne rzeczy, takie jak uspokajanie pobudzenia w mózgu lub sygnalizowanie śledziony w celu zmniejszenia stanu zapalnego, ale inni robią rzeczy, które mogą być niebezpieczne, takie jak spowolnienie tętna. Sygnał musi być w stanie aktywować” dobre „włókna, pozostawiając” złe ” bez zmian.

dodatkowo trudność polega na tym, że aby dotrzeć do nerwu, stymulator musi przesyłać swój sygnał przez kilka centymetrów ciała bez powodowania nadmiernych skurczów mięśni. Sygnał musi również przejść przez warstwę skóry, która jest zarówno elektrycznie oporna, jak i pełna receptorów bólu.

naukowcy electrocore wiedzieli, że kierowanie sygnału przez dobre włókna zamiast złych jest tylko kwestią trafienia w słodki punkt siły sygnału. Ich prawdziwą innowacją było bezboleśnie wysyłanie tego sygnału przez skórę, wyjaśnia wiceprezes ds. badań Bruce J. Simon. Kluczem, mówi, jest zrozumienie, że skóra działa tak, jak robi to kondensator w obwodzie filtra: blokuje prąd stały i niskie częstotliwości, ale sygnał wystarczająco wysokiej częstotliwości przejdzie przez niego. Ale odpowiedzi mózgu na VNS są zależne od częstotliwości. ElectroCore ’ s brain – hacking code potrzebuje 25 impulsów jednomilisekundowych na sekundę-ale ta niska częstotliwość wywołałaby receptory bólu podczas przechodzenia przez skórę. Stymulator tworzy każdy z 25 impulsów z impulsu 5000 herców. Sygnały o wysokiej częstotliwości przesuwają się bezboleśnie przez skórę, tracąc po drodze tylko połowę swojej siły. Włókna nerwowe same wykonują resztę pracy, modyfikując sygnał, który do nich dociera, tak że tylko pociąg 25 impulsów pozostaje do propagacji do mózgu.

stymulator ręczny może wytwarzać impulsy o różnych napięciach; ponieważ szyje i nerwy ludzi różnią się anatomicznie, napięcie jest regulowane dla każdego pacjenta – chociaż zawsze pozostaje poniżej poziomu, który wywołałby złe nerwy. Naukowcy z ElectroCore odkryli, że optymalne napięcie jest równe poziomowi, który powoduje drganie dolnej wargi osoby.

„mój numer to 28”, mówi dyrektor operacyjny firmy Frank Amato, demonstrując urządzenie. Masz wrażenie, że każdy w ElectroCore zna swój numer. Próbowałem go również, ale na ramieniu i z celem spowodowania skurczu ręki. Mój numer to 12.

ElectroCore nie jest sam w poszukiwaniu nieinwazyjnego sposobu dostępu do nerwu błędnego. Niemiecki Cerbomed opracował stymulator, który wisi na części ucha, gdzie niewielka gałąź nerwu błędnego leży blisko skóry. Konkurenci są sceptyczni, że stymulowanie tej małej gałęzi spowoduje wystarczające zmiany w mózgu, ale Cerbomed przytacza badania pokazujące, że jego stymulator wytwarza wzór aktywacji neuronowej podobny do tego wytwarzanego przez bardziej typowe formy VNS. Firma prowadzi obecnie badania kliniczne w leczeniu padaczki i eksperymentuje z leczeniem migreny, schizofrenii i szumów usznych.

można by pomyśleć, że nieinwazyjny stymulator nerwu błędnego ElectroCore ’ a zmartwiłby twórców bardziej konwencjonalnych systemów. Dla tych firm to kwestia zgodności i kontroli.

Zgodność to zdolność lub chęć pacjenta do kontynuowania terapii. Jak zauważa były pracownik Cyberonics Morris, niektórzy pacjenci firmy mogą być zbyt chorzy, aby niezawodnie korzystać z samodzielnego systemu. Na przykład niektórzy pacjenci z padaczką mogą czuć nadchodzące napady i aktywować implanty, ale inni nie doświadczają takich Zapowiedzi. Wszczepione stymulatory mogą automatycznie dostarczać swoje terapie. Co więcej, Pacjenci z padaczką mogą mieć miesiące, a nawet kilka lat, aby uzyskać pełne korzyści z stymulacji nerwu błędnego, mówi. „Jeśli nie odczuwa ulgi, pacjent może odejść, zanim to nastąpi.”

firmy produkujące inwazyjne stymulatory nerwu błędnego również lubią gwarancję, że mogą kontrolować dostarczanie precyzyjnie dostrojonego sygnału do samego nerwu błędnego. Cyberonics pracuje również nad terapią niewydolności serca, w której lekarz przez wiele tygodni ostrożnie podkręca sygnał elektryczny. Morris uważa, że ta progresja byłaby zbyt trudna do opanowania bez implantu.

firma MicroTransponder z Dallas opracowuje wszczepione urządzenie do leczenia szumów usznych i udarów mózgu. Dyrektor naukowy firmy, inżynier Navzer, twierdzi, że zewnętrzne stymulatory nie mogły dopasować się do precyzji pomiaru czasu i integralności sygnału jego systemu. „Wiemy, że to działa i znamy parametry”, mówi. „Nie jestem pewien, czy znalibyśmy te parametry, gdybyśmy używali systemu nieinwazyjnego.”

Errico electrocore przyznaje, że zgodność może być problemem dla niektórych pacjentów, ale jest przekonany, że urządzenie jego firmy ma wystarczającą kontrolę, aby leczyć szeroki zakres dolegliwości.

chyba największą zaletą nieinwazyjnego podejścia jest ekonomia. Implanty muszą działać wewnątrz ciała przez lata, nie ulegając uszkodzeniu ani nie powodując problemów, a to nie jest tanie: rządowy program ubezpieczeniowy Medicaid płaci około 20 000 dolarów za urządzenie cyberonics epilepsja i jego implantację. W tej cenie nic dziwnego, że implanty są często ostatecznością. Dla kontrastu, nieinwazyjny System ElectroCore kosztuje równowartość $ 200 do $400 w Europie, w zależności od tego, ile dawek jest zaprogramowanych w urządzeniu.

w tej cenie naukowiec z Uniwersytetu Medycznego w Karolinie Południowej Mark S. George wyobraża sobie scenariusz, który byłby wygraną zarówno dla technologii inwazyjnej, jak i nieinwazyjnej. Jak każda terapia, VNS nie działa dla wszystkich. Nawet w najbardziej znanym zastosowaniu, padaczce, VNS pomaga tylko około 40 procent tych, którzy otrzymują implant. George sugeruje, że pacjenci mogą zacząć od nieinwazyjnej stymulacji, a jeśli zareagują na nią, mogą przejść do procedury implantacji wiedząc z wyprzedzeniem, że odniosą korzyści. Zmniejszyłoby to ogólne koszty, ponieważ mniej pacjentów niepotrzebnie otrzymywałoby implanty.

w każdym razie ElectroCore ma jeszcze wiele do udowodnienia: Podczas gdy jego urządzenie spełnia europejskie standardy regulacyjne w leczeniu migreny i innych bólów głowy, zatwierdzenie na rynku amerykańskim wymaga bardziej rygorystycznych badań klinicznych, które są obecnie weryfikowane przez Food and Drug Administration. Naukowcy firmy nadal badają potencjalne zastosowania w gastroenterologii, Psychiatrii i pulmonologii.

Jeśli badania kliniczne w końcu udowodnią, że ten system jest wart innych przewlekłych dolegliwości, jego niska cena sprawi, że będzie konkurencyjny ze standardowymi lekami. I w przeciwieństwie do zabiegów farmaceutycznych, stymulator nerwów wydaje się nie mieć poważnych skutków ubocznych. Stąd szum na temat elektroceutyków. Każdy, kto kiedykolwiek będzie cierpiał na jedną z tych dolegliwości lub troszczy się o kogoś, kto to robi-innymi słowy, prawie wszystkich-może wkrótce skorzystać z tej nowej ery elektronicznej medycyny.

Ten artykuł pierwotnie ukazał się drukiem jako ” Follow The Wandering Nerve.”