Ro’ee Gilron, PhD, Lider Neuronauk w Rune Labs – Seria Wywiadów

Ro’ee Gilron, PhD, jest Liderem Neuronaukowcem w Rune Labs, firmą zajmującą się oprogramowaniem i analizą danych dla precyzyjnej neurologii, wspierającą dostarczanie opieki i rozwój terapii. StrivePD to ekosystem dostarczania opieki dla choroby Parkinsona, umożliwiający pacjentom i klinicystom lepsze zarządzanie chorobą Parkinsona, zapewniając dostęp do opracowanych pulpity, podsumowujących szereg źródeł danych pacjentów, oraz łącząc pacjentów z badaniami klinicznymi. Dla rozwoju terapii, firmy biofarmaceutyczne i medyczne wykorzystują technologię Rune, sieć zaangażowanych klinicystów i pacjentów, oraz duże długoterminowe zbiory danych z rzeczywistych przypadków, aby przyspieszyć programy rozwojowe. Firma otrzymała wsparcie finansowe od wiodących inwestorów, takich jak Eclipse Ventures, DigiTx, TruVenturo i Moment Ventures.

Czym było początkowo pociągnięte do dziedziny neuronauki?

Zakochałem się w dziedzinie translacyjnej neuronauki po moim doświadczeniu badawczym z pacjentami z padaczką w Jednostce Monitorowania Padaczki (EMU). Wiele pracy zostało wykonane z tymi pacjentami na przestrzeni lat, prowadząc do niesamowitych odkryć w dziedzinie mowy, widzenia i kontroli ruchu, na której się skupiłem w tym czasie. Po wykonaniu podstawowych badań na potrzeby mojej pracy magisterskiej chciałem mieć możliwość pracy z pacjentami konkretnie nad chorobami, na które cierpią. To motywowało mnie do zastosowania tego, czego nauczyłem się na studiach magisterskich o kontroli ruchu i inżynierii, w pracy z pacjentami z chorobą Parkinsona z urządzeniami do stymulacji mózgu.

Czy mógłbyś omówić niektóre ze swoich wczesnych prac z urządzeniami do stymulacji mózgu (DBS)?

W ciągu ostatniej dekady mojej kariery miałem szczęście być we właściwym miejscu o właściwej porze. Dołączyłem do laboratorium Philipa Starr, neurochirurga w UCSF Health, i w tym czasie pracował on z eksperymentalnymi urządzeniami DBS. Laboratorium pracowało nad uzyskaniem wyjątku od przepisów dotyczących urządzeń medycznych, aby zebrać niezbędne dane wymagane do wniosku o zatwierdzenie przedrynku z wybraną grupą pacjentów i klinicystów próbujących opracować następne pokolenie terapii z DBS.

Ekscytującym elementem tej pracy było nowe możliwości urządzeń, które były rozwijane w tym czasie. Istnieje urządzenie stymulujące mózg, nad którym pracowaliśmy od początku do końca, co obejmowało projektowanie interfejsu, pracę z urządzeniem i programowanie go.

Rune Labs opisuje siebie jako firmę zajmującą się oprogramowaniem i analizą danych dla precyzyjnej neurologii. Czy mógłbyś zdefiniować, co to jest precyzyjna neurologia?

Bierzemy pod uwagę doświadczenia z badań nad rakiem z ostatnich 10 lat. Uważaliśmy, że próba nie powiodła się, ponieważ tylko 5% pacjentów zareagowało. Teraz zdajemy sobie sprawę, że jeśli weźmiemy wszystkie te dane i z agregujemy je przez wszystkie różne rodzaje raka, zsekwencjonujemy genomy guzów i weźmiemy te „niepowodzenia”, mamy znacznie bardziej spersonalizowaną terapię, aby zapewnić tym pacjentom. Teraz nie leczymy pacjenta z rakiem piersi, ale leczymy bardzo konkretny typ guza, który został zsekwencjonowany z pacjenta z rakiem. Leczenia są niesamowicie spersonalizowane. Ta rewolucja w leczeniu raka miała znaczący wpływ na wskaźniki przeżycia pacjentów, a teraz próbujemy się uczyć z tego doświadczenia.

W neurologii nadal tkwimy, w pewnym stopniu, w sposobach oceny niektórych zaburzeń, które istnieją od ponad wieku. Staramy się wprowadzić przyszłość, w której wszystkie te niezwykle zaawansowane urządzenia są przymocowane do zegarka i połączone ze smartfonami, zbierając szczegółowe informacje o pacjentach, aby pomóc im i ich klinicystom w podejmowaniu lepszych decyzji dotyczących ich terapii. Chcemy wykorzystać te dane jako podstawę do opracowania nowych terapii neurologicznych i wprowadzenia ich na rynek.

Było bardzo niewiele przełomów w leczeniu choroby Parkinsona w ciągu ostatniej dekady, dlaczego jest to tak trudna choroba do pokonania?

Jest to wieloczynnikowe w chorobie Parkinsona. Nie mamy idealnego celu i większość terapii, które mamy dzisiaj, nie zmieniają przebiegu choroby, tylko leczą objawy, w tym DBS. Jest to trudne do opracowania nowych leków. Choroba Parkinsona i wiele innych zaburzeń rozwija się przez okres przed pojawieniem się objawów. Można żyć bardzo długo z chorobą, która jest stabilna, co utrudnia ocenę skuteczności nowych leków w tradycyjny sposób. Metody pomiaru korzyści klinicznych, takie jak kwestionariusze, nie zawsze są w stanie dokładnie uchwycić wpływ, zwłaszcza przy różnorodności objawów choroby w badaniu z 500 pacjentami. Jest bardzo ograniczona liczba molekuł, które można przetestować.

Jednakże, istnieje teoria, że gdybyśmy mieli znacznie głębszy sposób na fenotypowanie pacjentów i śledzenie ich, aby zebrać większe szczegóły w czasie, moglibyśmy zaobserwować efekt, którego nie byliśmy w stanie wcześniej zaobserwować. Mogłoby to wymagać krótszego czasu, takiego jak tygodnie lub miesiące, przyspieszonego dzięki danym zebranym z noszących urządzenia, takich jak Apple Watch.

Jaki rodzaj danych zbiera firma Rune Labs z noszących urządzenia, takich jak Apple Watch, do zaawansowanych implantów mózgu, które mogą przyspieszyć rozwój terapii dla choroby Parkinsona?

Z Apple Watch mamy zatwierdzenie 510(k) od amerykańskiej Agencji Żywności i Leków do pomiaru drgawek i dyskinezy pacjenta minute po minucie. Pracowaliśmy z Apple (AAPL ) nad tą technologią, która pozwala nam być bardziej skoncentrowanymi na pacjentach każdego dnia, tygodnia i miesiąca. Nie jest to możliwe, gdy spoglądamy tylko na wyniki kliniczne pacjenta. Z Apple Watch możemy zebrać ogromną ilość danych, która pozwala nam na głębokie adnotacje fenotypowe. Oprócz tych zwalidowanych odpowiedzi, zbiera również ogromne informacje o pacjencie. Mogą to być wzorce ich ruchu, od liczby kroków do długości kroku, do innych zwalidowanych wskaźników, takich jak czas podwójnego wsparcia lub chodzenia w symetrii, które są związane z prawdopodobieństwem upadku pacjenta – dużej wagi dla pacjentów z chorobą Parkinsona i dużego wkładu w niepełnosprawność. Śledzimy również aktywność snu i ćwiczeń, które, jak wykazały badania, są korzystne. Ćwiczenia są jedną z niewielu rzeczy, które są korzystne dla objawów choroby Parkinsona w długim okresie.

Ponadto, wykorzystujemy te dane, aby pomóc w fenotypowaniu pacjentów z urządzeniami DBS w podziale zaawansowanych pacjentów z chorobą Parkinsona. Do tego wykorzystujemy urządzenia wyprodukowane przez Medtronic, które mogą wykrywać aktywność mózgu. Śledzimy wiele informacji o pacjentach’ elektrofizjologii, pochodzącej z głębi tych jąder, które produkują patologiczne sieci w pacjentach. Ten podejście pozwala nam scharakteryzować pacjentów w sposób, który nie był możliwy wcześniej.

Jak te dane pomagają firmie Rune Labs w oferowaniu przewidywalnych, spersonalizowanych terapii?

Podchodzimy do tego z podejścia pacjenta. Obecnie komunikowanie wszystkich dostępnych opcji dla osoby z chorobą Parkinsona może być trudne, ponieważ klinicyści muszą przeglądać wiele z tych terapii dla swoich pacjentów. Jedną z rzeczy, które uważamy, że lepsze dane mogą pomóc, są poprawione przewidywania, takie jak zalecenie pacjentowi otrzymania urządzenia DBS, ponieważ doświadczył wielu fluktuacji ruchowych z lekami doustnymi. Możemy pomóc pacjentowi w rozmowie z jego klinicystą. Innym przykładem jest, gdy klinicysta może zobaczyć z danych, że jego pacjent doświadczył dużej ilości dyskinezy, może zalecić zmianę formuły leku. Są wiele nowych leków i urządzeń na rynku i chcemy umożliwić pacjentom zbadanie wszystkich opcji.

Ponadto, współpracujemy z producentami urządzeń, takimi jak Medtronic, które potencjalnie w przyszłości mogą oferować sugestie w czasie rzeczywistym pacjentom, takie jak konkretny lek lub czy wdmuchiwana lub wstrzykiwana postać jest najbardziej odpowiednia dla nich.

Inną rzeczą, nad którą pracujemy w przestrzeni urządzeń DBS, jest możliwość pobrania danych wynikowych pacjenta, takich jak objawy, i połączenia ich z danymi elektrofizjologicznymi, które są zbierane z ich mózgu. Umieszczenie tych dwóch typów danych razem, aby uzyskać rekomendację dotyczącą skutecznego stymulowania mózgu pacjenta, może w przyszłości zostać zintegrowane z badaniami klinicznymi. Są już niektóre przykłady, że to zostało wykonane, co pomogło zidentyfikować biomarkery postępu choroby Parkinsona.

Czy firma Rune Labs była w stanie zidentyfikować biomarkery postępu choroby Parkinsona?

Uważam, że mamy pewne wczesne wskazówki, które są bardzo obiecujące w zakresie biomarkerów. Opublikowane dane pokazują, że istnieją pewne cechy, które przyczyniają się do zwiększonego ryzyka i szybszego postępu choroby, takie jak zaburzenia snu lub problemy poznawcze. Platforma, którą mamy, może mierzyć te objawy. To, co jest ekscytujące, to potencjał, jaki ma to, aby pozytywnie wpłynąć na pacjentów. Pacjenci noszą te urządzenia i rejestrują te wzorce przez długi czas, co jest konieczne do rozwoju biomarkerów, biorąc pod uwagę czas trwania tej choroby, który mierzy się dekadami.

Firma Rune Labs pracuje również nad stymulatorem rdzenia kręgowego, aby pomóc pacjentom z stwardnieniem rozsianym, czy mógłbyś omówić niektórę z nauki za tym?

Stwardnienie rozsiane jest chorobą neurodegeneracyjną i, podobnie jak choroba Parkinsona, nie ma na nią lekarstwa, ale istnieją leki i terapie modyfikujące chorobę, które pomagają pacjentom złagodzić objawy. Te leki podstawowo zmniejszają nadreaktywny system immunologiczny, który powoduje, że organizm atakuje samego siebie w przypadku stwardnienia rozsianego. W firmie Rune badamy nowe leczenie stwardnienia rozsianego, które wykorzystywałoby stymulator rdzenia kręgowego, aby pomóc w zarządzaniu bólem neuropatycznym związanym ze stwardnieniem rozsianym. To, co jest unikalne w tym podejściu, to fakt, że tak jak w przypadku choroby Parkinsona, można wykorzystać to urządzenie, aby uzyskać dostęp do układu nerwowego.

Celem w neurologii jest zaprojektowanie adaptacyjnego implantu mózgu, który może reagować w czasie rzeczywistym na fale mózgu, aby leczyć dziesiątki chorób. Jakie są niektóre z podstawowych wyzwań związanych z budową tego?

Istnieje wiele podstawowych wyzwań związanych z budową adaptacyjnego urządzenia DBS (aDBS). Głównym wyzwaniem jest rejestrowanie i stymulowanie tego samego celu. Istnieją czynniki, które mogą wpłynąć na wierność sygnału, a nawet uniemożliwić użycie urządzenia u niektórych pacjentów. Ostatnie badanie wykazało, że użycie generatora impulsów wszczepialnego (IPG) w prawej części klatki piersiowej, w pewnej odległości od dipola elektrycznego serca, może zmniejszyć zanieczyszczenie elektrokardiogramu (ECG) i tym samym obniżyć prawdopodobieństwo artefaktów ECG w dostępnych kontaktach czujnikowych. Wraz z artefaktami ECG, ruch kabla elektrody DBS może powodować duże transjenty w sygnałach mózgu. Obie wymienione wyżej artefakty zanieczyszczają szerokie pasma widma częstotliwości i mogą uniemożliwić skuteczne reakcje polityk kontroli opartych na progu na cel biomarker i prowadzić do niekontrolowanego zwiększenia lub zmniejszenia stymulacji.

Rozwój klinicznie zrównoważonych systemów aDBS przyniesie nowe wyzwania, które są techniczne, w tym interakcja z aktywnością mózgu bez artefaktów. Wiele z tych wyzwań mogłoby być rozwiązanych przez połączenie dodatkowych bezprzewodowych urządzeń zewnętrznych z implantami, aby wesprzeć śledzenie fizjologiczne i behawioralne, zwiększając precyzję strategii kontroli dostosowanych do pacjenta.

Dziękujemy za wspaniały wywiad, czytelnicy, którzy chcą dowiedzieć się więcej, powinni odwiedzić Rune Labs.