Biomedicinalis kutatás konferencia Klinikai idegtudományi kutatásfejlesztés Pécsett Biomedicinalis kutatás konferencia Pécsi Tudományegyetem Klinikai idegtudományi kutatásfejlesztés Pécsett Dóczi Tamás

Klinikai Idegtudományi Központ

Tremor, dystonia Parkinson-kór Szervezeti felépítés Neurológiai Klinika Idegsebészeti Klinika Neuroradiológiai Tanszék DSA - endovascularis műtő Pécsi Diagnosztikai Központ Kft. MR–INNOVATION spin–off kft. Pszichiátriai Klinika Funkcionális felépítés Pécsi Klinikai Idegtudományi Központ Szakterületek Szakterületek (munkacsoportok) konzorciális struktúra Vascularis betegségek Epilepszia sebészet program Krónikus fájdalom K+F: új embolizáló anyag fejlesztése NKTH Jedlik Ányos grant Eu FP6 grant „Aqua(Gliycero)porin” Eu FP6 grant „Látni a láthatatlant” fájdalom fMRI NKTH grant 2008 GOP GOP2 – 2008 „Menteni a menthetőt” EGT és Norvég Finanszírozási Mechanizmusok Program 2009 OTKA pályázatok

1.CE engedélyezés körébe tartozó fejlesztések - új embolizációs anyagok fejlesztése - eszközfejlesztés: neuroendoszkóp rendszer, stereotaxia 2.MR módszerek fejlesztése idegrendszeri betegségekkel kapcsolatos quantitatív mérésekre -„mérhető fájdalom” fMRI -testtömeg/testsúly – agyi struktúra összefüggés -agyi víztartalom nem-invázív mérése, -„agyműködés” kutatás stb. 3.Biomarker kutatás koponya-agysérülésekben, agyödéma mechanizmus kutatás - liquor cerebralisban, vérben biomarkerek - molekuláris vízcsatorna vizsgálatok

Új embolizációs anyagok fejlesztése

Érfejlődési rendellenességek kezelése Mikrosebészeti:Mikrosebészeti: elzárás, eltávolítás Embolizálás:Embolizálás: belső elzárás = kevéssé invazív! –Kóros érszakasz keringésből való kiiktatása. –„Szülő” ér keringé-sének feltétlen megtartása.

Embolizálásra használt anyagok Mechanikus elektrolytikusan leválasztható spirál (coil) ballonMűanyagok: 2-hexil-cianoakrilat N-butil-cianoakrilát Etilén-vinilalkohol alapú kopolimer, EVOH (Onyx  ) Polivinilalkohol (PVA)

Spirál - coil: Fémanyag, nem épül át, „testidegen” MR-vizsgálaton műterméket okoz Sok ismétlődő katéter műveletet → embolizáció Érdaganatban alkalmazása korlátozott! Kezelési eljárások értékelése: előnyök vs hátrányok/korlátok

Etilén-vinilalkohol alapú kopolimer - ONYX  Vastag katéteren át juttatható be (0,6 mm – 1 mm) Nagy sűrűség → ezért nagy befecskendezési nyomás Hosszú időtartamú a befecskendezése Nem vesz fel ideális gömb formát → ezért embolizáló anyag juthat a szülőérbe Nem tervezhető a befecskendezett anyag terjedésének iránya Kis adagokban kell bejuttatni Katéter könnyen összeragad az Onyx anyagával Sok DMSO → toxicitási kockázat! (DMSO ajánlott maximális dózisa: 0,5 ml/min) Kezelési eljárások értékelése: előnyök vs hátrányok/korlátok

Felhasználói elvárások defineálása I. Alacsony viszkozitás Alacsony viszkozitás → 0.1 mm belső átmérőjű katéteren átfecskendezhető! Gyors precipitáció Gyors precipitáció, puha lesz, hőt nem termel! Katéterben még ne precipitálódjon. DMSO Katétert DMSO-val nem kell előzetesen. feltölteni (lehessen vizes közeg a katéterben!). Percek alatt Percek alatt feltölthető akár az óriás aneurysma is.

Felhasználói elvárások defineálása II. felveszi az aneurysma belső alakját Spontán gömb alakot vesz fel, felveszi az aneurysma belső alakját. Túladagoláskor a katéterbe még visszaszívható egy két percig. nincs nem kívánt embolizáció A turbulens véráramlás nem szakít le részecskéket a katéter végén képződő poliuretán gömbből, azaz nincs nem kívánt embolizáció. könnyen elválasztható Katéter a precipitálódott gömbtől könnyen elválasztható. Nem ragad az érfalhoz!

Klinikusi empírikus kutatás szisztematikus „screening” Kiindulási koncepcióKiindulási koncepció: olyan komponensek keresése/alkalmazás, amelyek már orvosi felhasználásra polgárjogot nyertek: PoliuretánPoliuretán Oldószerek:Oldószerek: csökkentett mennyiségű DMSO, alkohol

Poliuretán alapanyag jellemzése Lineáris poliuretán: R 1 képviseli a poliol szegmenset, míg R 2 az izocianát csoportot izocianát mindig azonos: 4,4’-difenil-metán-diizocianát funkciós csoportok (–NCO, –OH) aránya és a fel- használt poliol(ok) a kívánt tulajdonságoktól függően változnak

Az orvosi meghatározások kémiai, fizikai-kémiai megfeleltetése 1.oldódási idő 2.kicsapott polimer alakja 3.diffundálási sebesség 4.hígíthatóság alkohollal 5.porózusság 6.szilárdság 7.újra oldás és kicsapás 8.tágulás kicsapáskor 9.átfolyás a katéteren 10. oldat stabilitása polaritás, kölcsönhatás határfelületi feszültség diffúziós állandó elegyíthetőség, kölcsönhatás diffúziósebesség rugalmassági modulus lineáris molekula szerkezet oldhatóság, polaritás mólsúly, viszkozitás polaritás, kölcsönhatás „Orvosi”Kémiai, fizikai-kémiai

„HELP” Embolizáló Készítmény Előállítása „HELP” Embolizáló Készítmény Előállítása [PTE ÁOK & OEC Gyógyszerészeti Intézet és Egyetemi Gyógyszertár: eng. sz.: XVI /3/2004.] Poliuretán alapanyag előkészítése, ellenőrzése Poliuretán alapanyag oldása; alacsony páratartalmú aszeptikus munkatérben; oldószerek: DMSO + abs. EtOH Oldat kiszerelése, ampullázása aszeptikus körülmények között: lamináris boxban 100-as (US), ill. „A” tisztaságú térben Sterilezés: nedves gőz autoklávban 120 °C-on 20 percig 1 atm. túlnyomás alatt Késztermék ellenőrzése (szálmentesség, stb.) Szignálás, csomagolás

Kezdeti klinikai tapasztalatok ETT TUKEB engedély 2003 Tudományos előadások: – Val d’Isère, 2004 – European Association of Neurosurgical Societeies, 2004 – Val d’Isère, 2005 – MTA, 2005 –MGYT 2006 Leszűkített indikáció

Intracraniális AVM 25 eset:Intracraniális AVM 25 eset: - 15 beteg: teljes (100 %) elzárás 60 % 60 % = további kezelést nem igényelt! - 7 betegnél több mint 80%-os elzárás 28 % 28 % = közel teljes embolizáció! (4 betegnél még nincs befejezve!) (1: resectio) - 3 betegnél > 50 % elzárás 12 % = szignifikáns AVM redukció Embolizáló anyagok hatékonysága cerebralis AVM esetén:Embolizáló anyagok hatékonysága cerebralis AVM esetén: 30% NBCA: 30%(irodalmi adat) 40-50% Onyx: 40-50%(irodalmi adat) 88% Saját termék: 88%(saját adat)

Cél: Multicentrikus klinikai kipróbálás feltételrendszerének megteremtése CE tanúsítvány biztosítása Multicentrikus klinikai vizsgálat indítása: Würzburg, Tel Aviv, Uppsala, Sendai Kontraszttól „megszabaduló” vegyület!

MR módszerek fejlesztése idegrendszeri betegségekkel kapcsolatos quantitatív mérésekre -„mérhető fájdalom” fMRI -testtömeg/testsúly – agyi struktúra összefüggés -agyi víztartalom nem-invázív mérése, stb.

Funkcionális MRI (fMRI) jel Neuronalis activáció Anyagcsere CBF CBV [dHb] fMRI jel Az idegrendszeri működést hemodinamikai változások révén mérjük (indirek módszer!) fMRI jel: T2* változás (dHb) az aktív régióban! fMRI jel-változás:1-5%! Ismétléses vizsgálat!

fMRI vizsgálat folyamata Proband feladatot teljesít, vagy az érző rendszert stimuláljuk („on”) Periodikusan alkalmazott nyugalmi helyzet („off”) A jeleket secundum alatt mérjük Képanalízis: a jelváltozások és az ingerlési mód összefüggéseinek meghatározása. fMRI-jel változás idő Stimulus pattern on off on off on off on off

Idegi stimulálás – fMRI jelváltozás Off On Scan Number Signal Intensity

Egyszerű fMRI vizsgálatok: Senso-motoros ingerlés: „ujj mozgatás” passzív-mozgatás Vizuális stimulus: Beszéd: Beszéd lateralizáció: szó generálás phoneticus - szemantikus

Preliminary results and conclusions: Nociceptive and radicular compression pain brought about functional activation in different brain areas involved in pain processing. The difference was most significant in activation of the anterior cingulum. The ability to measure acute and chronic pain, i.e. how pain may become a chronic condition, needs further studies. Group average of the ”straight leg raising” from the intact side (left), group average of the thermal-stimulations from the intact side (right) left right Group average of the straight leg raising from the affected side (left), group average of the thermal-stimulations from the affected side (right) 3D group average of VAS 7 stimulations. Active areas: ant. insula, posterior insula, SII. 3D group average of ”straight leg raising”. Main active area: anterior cingulum White matter connections among active areas can be visualized by tractography

Biomarkerek - a szervezetben sejt-, illetve molekuláris szinten lezajló változások illetve a sérülés mechanizmusának indikátorai Koponya Sérülés Sérülés súlyossága Várható kimenetel Pathomechanizmus Terápia vezetése Felépülés monitorozása Biomarkerek kimutatása liquorban, vérben

Biomarker vizsgálatok elvi alapjai Agyi fehérje efflux BBB szivárgás Clearance koponyasérülés Equilibrium Neuron sérülés Biomarkerek azonosítása, validálása Extracellularis folyadék Biomarkerek korai azonosítása Biomarkerek kialakulása, azonosítása CSF Vér

Potenciális Biomarkers: Creatine Kinase BB Lactate Dehydrogenase Myelin Basic Protein Neuron Specific Enolase S-100B Hiányosságok : Nem KIR specifikusak Sejtszintű mechanizmusokra nem utalnak Kimenetel-becslésben pontatlanok Hiányosságok: Sejtszintű mechanizmusokra nem utal tau axonal specifi kus, serum ban kimutatható Jelenleg elérhető biomarkerek

Új biomarkerek azonosítása : α II - spectrin A neuronalis plazmamembrán cytoskeletalis felszínén elhelyezkedő illetve subaxolemmális membrán- szkeleton része Non erythroid α spectrin (fodrin)

Az α II spectrin lebontása N C Repeat XI  II-spectrin PEST kDa GMMPRDETD SAHEVQRFHR 150 kDa kDa - Tyr 1176 Gly 1177 Glu 1230 Ser 1231 Calpain-specific SBDPs Calpain CaM SKTASPWKS SVEALIKKHED - 150i kDa kDa Asp 1185 Ser 1186 Asp 1478 Ser 1479 Caspase-3-specific SBDPs Caspase kD 150 kD Time Western Blot 120 kD - calpain/caspase-3 - calpain - caspase kD

Spectrin és lebontási termékei (SBDP) emelkedettek: Neuron-tenyészetben mechanikus trauma után (Pike et al., J Neurotrauma 2000;17(4): ; Brana et al., Eur J Neurosci.1999;11(7): ) Kísérletes koponyasérülésben - CSF: (Pike et al., J Neurochem. 2001; 78(6): ) - agyszövet: (Pike et al., J Neurochem. 2001; 78(6): , Kampfl et al., J Neurochem ; 67(4): , Newcomb et al., J Neurotrauma 1997; 4(6):369-83, Pike et al., Neuroreport 1998; 9(11): , Saatman et al., JNEN 1996;55(7):850-60) kísérletes hydrocephalusban (Del Bigio, JNEN 2000;59(11): ) Emberi agyszövetben trauma után (McCracken et al., J Neurotrauma 1999;16(9): ) Axonkárosodás kísérletes modelljében (Buki A et al. J Neuropathol Exp Neurol. 1999;58(4): )

Spectrin breakdown products in the cerebrospinal fluid in severe head injury-- preliminary observations. Farkas O, Polgár B, Szekeres-Barthó J, Dóczi T, Povlishock JT, Büki A. Acta Neurochir (Wien) Aug;147(8): Epub 2005 Jun 9.

* * *

The Leader In Developing Point-of-Care Diagnostics For Traumatic Brain Injury The Leader In Developing Point-of-Care Diagnostics For Traumatic Brain Injury Center of Innovative Research Managing Discovery ELISA ANALisIS OF  -SPECTRIN BREAKDOWN PRODUCTS IN CSF OF SEVERE TBI PATIENTS

Az egyetemeken „alanyi jogon” gyakorlatilag nem finanszírozott a kutatás! (eredeti gondolatok, szabad, tehát nem grantcél-orientált kísérletezés) elméleti intézetek oktatás, klinikák gyógyítás révén tartatnak el! K+F grant: cél-orientált!