Ro’ee Gilron, PhD, Lead Neuroscientist la Rune Labs – Seria de interviuri

Ro’ee Gilron, PhD, este Lead Neuroscientist la Rune Labs, o companie de software și analize de date pentru neurologie de precizie, care sprijină livrarea de îngrijiri medicale și dezvoltarea de terapii. StrivePD este ecosistemul de livrare a îngrijirilor pentru boala Parkinson, care permite pacienților și clinicienilor să gestioneze mai bine boala Parkinson, oferind acces la tablouri de bord curate care rezumă o varietate de surse de date ale pacienților și conectând pacienții la studii clinice. Pentru dezvoltarea de terapii, companiile biofarmaceutice și de dispozitive medicale utilizează tehnologia Rune, rețeaua de clinicieni și pacienți implicați și seturile de date longitudinale din lumea reală pentru a accelera programele de dezvoltare. Compania a primit sprijin financiar de la investitori de top, cum ar fi Eclipse Ventures, DigiTx, TruVenturo și Moment Ventures.

Ce v-a atras inițial în domeniul neuroștiinței?

M-am îndrăgostit de domeniul neuroștiinței translaționale după experiența mea de cercetare cu pacienți cu epilepsie în Unitatea de Monitorizare a Epilepsiei (EMU). S-a făcut multă muncă cu acești pacienți de-a lungul anilor, ceea ce a condus la descoperiri uimitoare în domeniul vorbirii, viziunii și controlului motor, domeniu în care m-am concentrat la acea vreme. După ce am făcut cercetări de bază pentru lucrarea mea de doctorat, am dorit să lucrez cu pacienții în mod specific pe bolile de care suferă. Acest lucru m-a motivat să aplic ceea ce am învățat la școala de doctorat despre controlul motor și inginerie pentru a lucra cu pacienți cu boala Parkinson și dispozitive de stimulare cerebrală profundă.

Puteți discuta despre unele dintre lucrările dvs. inițiale cu dispozitive de stimulare cerebrală profundă (DBS)?

De-a lungul ultimului deceniu al carierei mele, am avut norocul de a fi în locul potrivit la momentul potrivit. Am intrat în laboratorul lui Philip Starr, un neurochirurg la UCSF Health, și la acea vreme, el lucra cu dispozitive de stimulare cerebrală profundă experimentale. Laboratorul lucra la obținerea unei excepții de dispozitiv de investigație (IDE) pentru a colecta datele necesare pentru a sprijini o cerere de aprobare prealabilă pe piață, cu un grup select de pacienți și clinicieni care încercau să dezvolte terapii de următoare generație cu DBS.

Un component interesant al acestei lucrări a fost reprezentat de noile capacități ale dispozitivelor care erau dezvoltate la acea vreme. Există un dispozitiv de stimulare a creierului pe care l-am lucrat de la început până la sfârșit, ceea ce a implicat proiectarea interfeței, lucrul cu dispozitivul și programarea acestuia.

Rune Labs se descrie ca o companie de software și analize de date pentru neurologie de precizie. Puteți defini ce este neurologia de precizie?

Luăm cartea de la cercetarea în domeniul cancerului din ultimii 10 ani. Obișnuiam să credem că un studiu a eșuat pentru că doar 5% dintre pacienți au răspuns. Acum realizăm că, dacă luăm toate aceste date și le agregăm pe toate tipurile de cancer, secvențiem genomurile tumorilor și luăm “eșecurile” percepute, putem oferi pacienților o terapie mult mai personalizată. Acum, nu mai tratăm un pacient cu cancer de sân, ci tratăm un tip foarte specific de tumoră care a fost secvențiată de la un pacient cu cancer. Tratamentele sunt incredibil de personalizate. Această revoluție în domeniul cancerului a avut un impact major asupra ratelor de supraviețuire a pacienților, și acum încercăm să învățăm din această experiență.

În neurologie, suntem încă blocați, într-o anumită măsură, cu modalități de evaluare a unor tulburări care au fost folosite în ultimul secol. Încercăm să aducem o schimbare în viitor, în care toate aceste dispozitive sofisticate vor fi purtate la încheietura mâinii și vor fi conectate la smartphone-uri, colectând informații detaliate despre pacienți pentru a-i ajuta pe aceștia și pe clinicienii lor să ia decizii mai bune despre terapiile lor. Vrem să folosim aceste date ca fundament pentru a dezvolta noi terapii neurologice și a le aduce pe piață.

Au existat foarte puține descoperiri în boala Parkinson în ultimul deceniu, de ce este această boală atât de greu de abordat?

Este multifactorial în boala Parkinson. Nu avem ținta perfectă, iar majoritatea terapiilor pe care le avem astăzi nu schimbă cursul bolii, ci doar tratează simptomele, inclusiv DBS. Este dificil să se dezvolte noi medicamente. Boala Parkinson și multe alte tulburări se desfășoară pe o perioadă de timp înainte de a apărea simptomele, ceea ce face dificilă evaluarea eficacității noilor medicamente într-un mod tradițional. Metodele de măsurare a beneficiului clinic, cum ar fi chestionarele, nu sunt întotdeauna capabile să capteze cu acuratețe impactul, mai ales cu diversitatea simptomelor bolii într-un studiu cu 500 de pacienți. Există un număr limitat de molecule care pot fi testate.

Cu toate acestea, există o teorie potrivit căreia, dacă ați avea o modalitate mult mai profundă de a fenotipa pacienții și de a-i urmări pentru a colecta detalii mai mari pe parcursul timpului, ați putea observa un efect pe care nu l-ați fi putut observa anterior. Acest lucru ar putea necesita o perioadă mai scurtă de timp, cum ar fi săptămâni sau luni, accelerată datorită datelor colectate de la dispozitive purtabile, cum ar fi Apple Watch.

Ce tip de date colectează Rune Labs de la dispozitive purtabile, cum ar fi Apple Watch, până la implanturi de stimulare cerebrală profundă, pentru a accelera dezvoltarea de terapii pentru boala Parkinson?

Cu Apple Watch, avem aprobarea 510(k) de la FDA pentru a măsura tremorul și discinezia pacientului minute cu minute. Am lucrat împreună cu Apple (AAPL ) la această tehnologie, care ne permite să ne concentrăm mai mult asupra pacienților în fiecare zi, săptămână și lună. Acest lucru nu este posibil atunci când se examinează doar scorurile clinice ale pacientului. Cu Apple Watch, putem colecta o cantitate vastă de date care ne permite să facem annotări de fenotipuri profunde. Pe lângă aceste răspunsuri validate, dispozitivul colectează, de asemenea, o cantitate vastă de informații despre pacient. Acest lucru poate include modele de mobilitate, de la numărul de pași la lungimea pașilor, la alte metrice validate, cum ar fi timpul de susținere dublă sau mersul în simetrie, care se referă la probabilitatea de cădere a pacientului – o preocupare majoră pentru pacienții cu boala Parkinson și un contribuitor major la dizabilitate. De asemenea, urmărim activitatea de somn și exerciții fizice, care, conform studiilor, sunt benefice. Exercițiul fizic este una dintre singurele lucruri care este benefic pentru simptomele bolii Parkinson pe termen lung.

În plus, folosim aceste date pentru a ajuta la fenotiparea pacienților cu dispozitive de stimulare cerebrală profundă într-un subset de pacienți cu boală Parkinson mai avansată. Pentru aceasta, folosim dispozitive fabricate de Medtronic care pot detecta activitatea cerebrală. Urmărim o cantitate mare de informații despre electrofiziologia pacienților, care provine din adâncul acestor nuclei care produc rețele patologice la pacienți. Acest abordaj ne permite să caracterizăm pacienții într-un mod care nu a fost posibil anterior.

Cum ajută aceste date Rune Labs să ofere terapii personalizate predictive?

Abordăm acest lucru dintr-o perspectivă centrată pe pacient. În prezent, comunicarea tuturor opțiunilor disponibile unei persoane cu boala Parkinson poate fi dificilă, deoarece clinicienilor li se cere să sorteze prin multe dintre aceste terapii pentru pacienții lor. Una dintre lucrurile pe care credem că datele mai bune ar putea ajuta la îmbunătățirea predicțiilor, cum ar fi recomandarea unui pacient să primească un dispozitiv de stimulare cerebrală profundă, deoarece a experimentat fluctuații motorii frecvente cu medicamente orale. Putem ajuta pacientul să aibă această conversație cu clinicianul său. Un alt exemplu este că, dacă un clinician poate vedea din date că pacientul său a experimentat multă discinezia, poate recomanda schimbarea formulei de medicament. Există multe medicamente și dispozitive noi pe piață și vrem să împuternicim pacienții să exploreze toate opțiunile.

În plus, lucrăm cu producători de dispozitive, cum ar fi Medtronic, care, în viitor, pot oferi sugestii în timp real pacienților, cum ar fi anumite medicamente sau dacă modalitatea inhalată sau injectabilă este cea mai potrivită pentru ei.

Un alt lucru la care lucrăm în domeniul dispozitivelor de stimulare cerebrală profundă este posibilitatea de a lua datele de rezultat ale pacientului, cum ar fi simptomele, și de a le combina cu datele electrofiziologice colectate din creierul pacientului. Punând aceste două tipuri de date împreună, putem face o recomandare despre cum să stimulăm eficient creierul pacientului, ceea ce, în viitor, poate fi integrat în studii clinice. Există deja exemple ale acestui lucru care au ajutat la identificarea biomarkerilor pentru progresia bolii Parkinson.

Au reușit Rune Labs să identifice biomarkeri pentru progresia bolii Parkinson?

Cred că avem câteva lead-uri timpurii care sunt foarte promițătoare în ceea ce privește biomarkerii. Datele publicate arată că există anumite caracteristici care contribuie la un risc crescut și la o progresie mai rapidă a bolii, cum ar fi tulburările de somn sau problemele cognitive. Platforma noastră poate măsura aceste simptome. Ce este interesant în legătură cu acest lucru este potențialul pe care îl are de a avea un impact pozitiv asupra pacienților. Pacienții poartă aceste dispozitive și captează aceste modele pe perioade lungi de timp, ceea ce este necesar pentru a dezvolta biomarkeri, având în vedere că durata de viață a acestei boli se măsoară în decenii.

Rune Labs a lucrat, de asemenea, la un stimulator de cord spinal pentru a ajuta pacienții cu scleroză multiplă, puteți discuta despre unele dintre știința din spatele acestui lucru?

Scleroza multiplă este o boală neurodegenerativă și, ca și boala Parkinson, nu există o cură în prezent, dar există medicamente și terapii care modifică boala care ajută pacienții să-și atenueze simptomele. Aceste medicamente reduc, de fapt, sistemul imunitar hiperactiv care atacă corpul în scleroza multiplă. La Rune, investigăm o terapie nouă pentru scleroza multiplă care ar utiliza un dispozitiv de stimulare a măduvei spinării pentru a ajuta la gestionarea durerii neuropate asociate cu scleroza multiplă. Ce este unic în această abordare este că, la fel ca și în boala Parkinson, puteți utiliza acest dispozitiv pentru a accesa sistemul nervos.

Un obiectiv în neurologie este de a proiecta un implant de creier adaptiv care să poată răspunde în timp real la undele cerebrale pentru a trata zeci de boli. Care sunt unele dintre principalele provocări din spatele construirii acestuia?

Există multe provocări de bază în spatele construirii unui dispozitiv de stimulare cerebrală profundă adaptivă (aDBS). Principala provocare este înregistrarea și stimularea aceleiași ținte. Există mai multe factori care pot afecta fidelitatea semnalului și pot preveni utilizarea dispozitivului la unii pacienți. Un studiu recent a arătat că utilizarea unui generator de impulsuri implantabile (IPG) în pieptul drept, la o distanță de dipolul electric al inimii, poate reduce contaminarea electrocardiogramei (ECG) și, astfel, poate reduce probabilitatea de artefacte ECG în contactele de detectare disponibile. Împreună cu artefactele ECG, mișcarea cablului electrozilor de stimulare cerebrală profundă poate fi observată ca provocând transiente mari în semnalele cerebrale. Ambele artefacte menționate mai sus contaminează benzi largi ale spectrului de frecvență și, prin urmare, pot preveni politici de control bazate pe prag de a răspunde eficient la biomarkerul țintă și pot duce la o creștere sau scădere necontrolată a stimulării.

Dezvoltarea sistemelor clinice de aDBS durabile va aduce noi provocări care sunt de natură tehnică, inclusiv interacțiunea fără artefacte cu activitatea cerebrală. Multe dintre aceste provocări ar putea fi abordate prin asocierea unor dispozitive externe suplimentare fără fir cu implanturile pentru a sprijini urmărirea fiziologică și comportamentală, în timp ce se crește precizia strategiilor de control personalizate ale pacientului.

Mulțumim pentru acest interviu minunat, cititorilor care doresc să afle mai multe despre Rune Labs.