Нанотехнологии для депрессии — будущее психиатрии?

Большинство методов лечения депрессии направлены на повышение уровня серотонина (5-НТ). Приблизительно 75% людей, кто пользуются стандартными лечением достигают терапевтического эффекта. Но со временем они начинают замечать, что лекарства теряют свою эффективность. Это связано с тем, что мозг привыкает к избытку серотонина, который увеличивает антидепрессант. В такой ситуации можно сделать следующее: увеличить дозировку (и испытать больше побочных эффектов), прекратить прием лекарств (и испытать симптомы отмены) или попробовать другой антидепрессант.

Также есть те (около 33,33%), кому лекарства не дают никакого эффекта. Плюс ко всему, иногда антидепрессанты усиливают депрессию и суицидальность. Поскольку прогнозируется, что депрессия станет болезнью номер один к 2030 году, необходимо разработать новые методы лечения.

Новая отрасль медицины под названием «наномедицина» пытается использовать нанотехнологии для лечения психических расстройств. Многие предполагают, что в течение следующего полувека, область нанопсихиатрии появится вместе с альтернативными методами лечения.

Использование нанотехнологий и наномедицина

Наномедицина — это специальная отрасль медицины, которая выполняет лечение болезней с помощью нанотехнологий. Примеры использования наномедицины для лечения депрессии включают разработку:

• наноэлектронных биосенсоров (для диагностики заболеваний);
• наноносителей (для обеспечения лучшей доставки лекарств);
• нанороботов (для модуляции нейрофизиологических коррелятов депрессии).

Некоторые предполагают, что совершенство нанотехнологий может кардинально изменить всю систему здравоохранения. Они помогут исправить генетические отклонения, которые способствуют возникновению чувства депрессии (и других состояний).

Тем не менее, 33% людей с невосприимчивой депрессией на самом деле не озабочены «супер счастьем», все, что они хотят, — это работать и жить как здоровые люди. По оценкам ученых, в течение следующих нескольких десятилетий развитие наномедицины поможет этим людям получить необходимую помощь.

Нанопсихиатрия: использование нанотехнологий для лечения депрессии

Наномедицина находится на относительно доклинической стадии в отношении ее использования для лечения психических заболеваний. Предполагается, что в течение следующих нескольких десятилетий нанотехнологии будут использоваться психиатрами и неврологами в качестве передового диагностического инструмента, который оценит активность мозга более подробно, чем когда-либо прежде.

Усиление антидепрессантов

Определенные нанотехнологии могут быть использованы для повышения эффективности антидепрессантов. Нанотехнологии улучшат доставку различных лекарств, увеличат биодоступность, абсорбцию и метаболизм. Исследователи уже смогли загрузить наночастицы фармацевтическими соединениями, чтобы увеличить их активность (до нескольких сотен раз) в мозге крыс.

Биодоступность. Предполагается, что нанотехнологии усилят психотропные препараты, максимизируя терапевтический эффект. Чем больше биодоступность определенного лекарства, тем выше эффект при более низких дозах. Это обеспечит более плавное поглощение и возможное уменьшение побочных эффектов.

Доставка. В будущем антидепрессанты могут быть прикреплены к наноносителям, которые проникают в мозг, полностью пересекая через гематоэнцефалический барьер. Исследователи уже использовали наноносители на основе диоксида кремния, наполненные пирацетамом. Наноносители были способны переносить большее количество пирацетама через гематоэнцефалический барьер, чем при пероральном приеме. По сообщениям, абсорбция и адсорбция были почти в 200 раз больше, чем при стандартном введении пирацетама.

Эффективность. Нанотехнологии смогут обеспечить превосходные способы доставки и повысить эффективность малых доз препаратов. Кроме того, нанороботы смогут направлять дозы препарата в изолированные области мозга, не затрагивая другие (потенциально не проблемные).

Побочные эффекты. Большинство людей ненавидят антидепрессанты из-за их побочных эффектов: сексуальная дисфункция, увеличение веса и сухость во рту. Нанотехнологии могут быть использованы для обеспечения доставки лекарств в минимальной эффективной дозе в соответствующие области мозга, чтобы побочные эффекты были сведены к минимуму.

Профилактика толерантности. Представьте, что вы нашли антидепрессант, который прекрасно работает, но со временем он теряет эффективность. Такая утрата распространена среди существующих лекарств и возникает из-за физиологической толерантности. В результате использования нанороботов толерантность просто не сможет развиться.

Симптомы отмены. Некоторые нанотехнологии смогут использоваться для отслеживания биомаркеров до лечения, во время и после лечения. Записи, собранные нанороботами, предоставят научные данные о том, как изменилась нейрофизиология человека на протяжении всего курса лечения. Затем медицинские работники смогут использовать эту информацию, чтобы помочь человеку быстро нацелить проблемные биомаркеры — обратить их в гомеостаз и ускорить абстиненцию. [R, R, R, R]

Диагностика и отслеживание настроения

Помимо повышения эффективности препаратов, нанотехнологии смогут повысить точность диагностики и отслеживания нейрофизиологических изменений в течение лечения. Нанороботы смогут предоставить данные о вашем текущем настроении и массив нейрофизиологических переменных. Нанотехнологии помогут определить, положительно ли вы реагируете на лекарства или следует прекратить лечение.

Диагностические биомаркеры

Диагностические критерии депрессии в наши дни основаны на работе пациента и психиатра. Психиатр обычно назначает шкалу депрессии для оценки тяжести симптомов. Однако большая часть интерпретируемой степени тяжести основана на субъективных самооценках пациентов в сочетании с субъективными интерпретациями, сделанными психиатром.

Чтобы улучшить диагностические методы депрессии, исследователи в настоящее время разрабатывают анализы крови на депрессию. Это позволит измерить выраженность симптомов на основе объективных биомаркеров. К сожалению, эти биомаркеры могут не учитывать каждый биомаркер, необходимый для диагностики депрессии. Нанотехнология будет использоваться для исследования множества биомаркеров, что позволяет профессионалам ставить более точные диагнозы.

Наносенсоры для определения эффективности

Исследователи уже экспериментировали с наносенсорами, предназначенными для интерпретации эффективности определенных лекарств. Предполагается, что эти наносенсоры смогут дать исследователям обратную связь в отношении эффективности и побочных эффектов препарата. Наносенсоры могут предоставить подробные сведения о механизмах действия антидепрессантов и предоставить полные данные о пациенте.

Нанопроволока (нанонить)

С нанотехнологиями станет возможным вживлять нанонити в мозг для считывания индивидуальных сигналов депрессии человека. Шведские исследователи уже смогли разработать устройство диаметром всего 200 нанометров и имплантировать его в мозг крысы. Эти нанопроволоки смогут предоставить нейробиологам ценные данные, необходимые им для понимания депрессии, а также для разработки новых методов лечения. [R, R]

Автономное лечение

Следует надеяться, что к 2060 году нанотехнологии будут использованы в качестве самостоятельного варианта лечения психических заболеваний. Наше понимание мозга и его функций прогрессирует с каждым годом, и нанотехнологии будут улучшаться со временем. Нанороботы смогут быть вставлены в мозг для восстановления поврежденных тканей и нейронов. Также они будут использованы для искусственной стимуляции определенных областей мозга для компенсации депрессии и тревоги.

Нанонейростимуляция

Мы знаем, что стимуляция определенных областей мозга облегчает симптомы депрессии. Об этом свидетельствует ТМС (транскраниальная магнитная стимуляция). Известно, что повторяющиеся ТМС в левой области префронтальной коры уменьшают депрессию. Кроме того, имплантированные электроды или нервные имплантаты в головном мозге, которые стимулируют центры удовольствия, также могут компенсировать симптомы депрессии.

Нервное нановосстановление

Многие люди с депрессией перенесли плохое развитие мозга или испытали какое-то повреждение мозга. Люди с депрессией в результате кумулятивного повреждения головного мозга могут быть вылечены с помощью предварительно запрограммированных нанороботов, вставленных в мозг.

Эти нанороботы сделали бы восстановление нейронов естественным путем. Также они могли бы использовать искусственные нанозамены или нести стволовые клетки для замены поврежденной ткани.

Искусственные нейроны. Синтетические, искусственные нанонейроны будут изготовлены и вставлены в мозг для повышения производительности. Нанороботы в клинических испытаниях уже были протестированы как эритроциты с почти в 100 раз большей эффективностью, чем стандартные эндогенные эритроциты. Людям, которые потеряли значительное количество клеток головного мозга, возможно, не нужно беспокоиться о нейрогенезе гиппокампа, потому что нанонейроны могут принести значительно большую пользу, чем стандартные нейроны.

Искусственные цепи. Мозговые цепи очень важны для нейронного общения — нейроны не функционируют в одиночку, они работают вместе с другими нейронами для отправки сообщений в различные регионы. Сеть внутри мозга необходима для регионального общения и оптимального психического здоровья. Люди с неправильной сетью или активацией цепи будут испытывать депрессию. К счастью, искусственные нанороботы могут восстанавливать неисправные схемы, модулировать активность существующих цепей и формировать искусственные сети.

Искусственные нейротрансмиттеры и рецепторы. Считается, что нейротрансмиттеры и плотность рецепторов играют основную роль в патологии депрессии. Кто-то с низким уровнем серотонина может быть более склонен к грусти, чем человек с нормальным уровнем. Кроме того, человек с низкой плотностью определенных рецепторов нейротрансмиттеров в определенной области может быть более склонным к депрессии. Искусственные нанонейротрансмиттеры и нанорецепторы смогли бы заменить эндогенные — при условии, что они безопасны.

Искусственные ткани. Хотя потеря мозговой ткани (материи) часто происходит среди людей с нейродегенеративными заболеваниями, это может быть причиной депрессии человека. Нанороботы смогут восстанавливать определенные повреждения тканей, но, вероятно, не смогут стимулировать рост новой ткани, если не будут сочетаться с терапией стволовыми клетками. Тем не менее, наноткань может служить хорошей заменой эндогенной ткани.

Наноразмерные имплантаты

Японские исследователи используют нанотехнологии для преднамеренного изменения нервных путей в мозге. Они считают, что путем разработки наноразмерных имплантатов для имитации рецепторных белков, нейронные пути могут быть напрямую изменены. В исследовании отмечается, что эти имплантаты смогут увеличить высвобождение нейротрансмиттеров, ответственных как за возбуждающую, так и за тормозную активность.

Эти имплантаты смогут помочь людям с депрессией, но в настоящее время считается наиболее практичным для жертв инсульта. Имплантаты предназначены для восполнения потерянных соединений, которые были повреждены в результате инсульта. Кроме того, другие исследователи рассматривают наноразмерные полимеры для покрытия мозговых имплантатов. Эти наноразмерные полимеры обладают потенциалом воздействовать на отдельные нейроны, в конечном итоге усиливая эндогенную продукцию специфических нейротрансмиттеров. [R, R]

Нанопсихиатрия: будущее поле наномедицины?

Фармакология

Как было упомянуто выше, первоначальное использование нанотехнологий в психиатрии, вероятно, будет способствовать повышению эффективности различных лекарств. Нанотехнологии смогут максимизировать количество лекарственного средства, которое преодолевает гематоэнцефалический барьер, и доставлять лекарственные средства непосредственно в целевые участки мозга (или определенные нейроны). Стратегическое использование наночастиц сможет значительно увеличить биодоступность лекарств.

Более того, улучшится весь фармакокинетический профиль лекарств. Безопасность и эффективность лекарств повысится. Усовершенствованная доставка препаратов сможет включать использование: липосом, нанопузырьков, полимеров наночастиц или наносом. Также было отмечено, что наноразмерные оболочки и дендримеры смогут оказывать дополнительные терапевтические эффекты за счет повышенной потенции и повышенной синергии (комбинированного лечения).

Нейрофизиологические оценки

Нанотехнология может быть использована для улучшения визуализации мозга (например, МРТ) и анализа метаболомики. Эти оценки помогут улучшить диагностику психических заболеваний, предсказать реакцию на различные виды лечения и помочь врачам персонализировать методы лечения, чтобы они наилучшим образом подходили их пациентам. Другими словами, внедрение нанотехнологий сможет значительно улучшить результаты психиатрического лечения.

Моделирование ЦНС

Повышение эффективности фармацевтических препаратов и предоставление более совершенных данных о биомаркерах — это два возможных применения нанотехнологий. Другим вероятным применением нанотехнологий было бы моделирование ЦНС человека (центральной нервной системы).

Нейронные сети. Нанотехнологии используются для разработки искусственных нейронных сетей или моделей обучения на основе биологических сетей. С развитием нанотехнологий предполагается, что искусственные сети будут способны моделировать человеческий мозг, помогая нам определять патологическую нейронную активность среди людей с депрессией.

Неорганические синапсы. Исследователи отметили, что нанотехнологии уже достигли успеха в моделировании неорганических синапсов. Эта модель включала в себя кратковременное и долгосрочное потенцирование. Моделирование неорганических синапсов считается важным достижением. [R, R]

Потенциальные риски использования нанотехнологий для депрессии

Несмотря на то, что применения нанотехнологий для лечения различных заболеваний кажутся безграничными, существуют серьезные риски. Инженеры должны оптимизировать нанотехнологию, чтобы сделать ее безопасной для применения человеком. И снизить риски, прежде чем ее можно будет использовать для лечения депрессии.

Очистка от препаратов. Неправильный клиренс в результате введения наноносителя может вызвать воспаление и иметь другие вредные долгосрочные последствия.

Экологическая дилемма. Использование нанотехнологий может иметь катастрофические последствия для окружающей среды. Наноразмерные материалы могут проникнуть в окружающую среду и разрушить экосистему. Наночастицы могут проникать в потоки сточных вод, в конечном итоге убивая бактерии, необходимые для экосистем. Уничтожение этих бактерий может иметь значительные нежелательные последствия для природы и человечества.

Иммунные реакции. Поскольку наночастицы не вырабатываются организмом эндогенно, иммунная система может считать их врагами. Введение этих наночастиц может вызвать каскад нежелательных иммунных реакций, которые приведут к болезни или смерти. Поэтому важно убедиться, что наночастицы являются биологически безопасными до их тестирования на людях.

Когда нанотехнологии будут использоваться для лечения депрессии?

Использование наномедицины для лечения психических расстройств вряд ли произойдет в ближайшее время. Однако психиатры должны знать об этой технологии и ее потенциале для улучшения лечения психических заболеваний. Наномедицина будет продолжать развиваться, возможно, ускоренными (или даже экспоненциальными) темпами с каждым годом.

Это действительно вопрос времени, когда нейробиологи смогут представить терапевтическое применение наномедицины для лечения неврологических расстройств. Поскольку нанотехнологии продолжают привлекать к себе внимание и демонстрируют эффективность необходимо будет рассмотреть последствия использования. [R]