Рои Гилрон, доктор философии, ведущий нейробиолог в Rune Labs — серия интервью

Рои Гилрон, доктор философии, ведущий нейробиолог в Лаборатории рун, компания, занимающаяся программным обеспечением и аналитикой данных для точной неврологии, поддерживающая оказание медицинской помощи и разработку терапии. StrivePD — это экосистема компании для оказания медицинской помощи при болезни Паркинсона, которая позволяет пациентам и врачам лучше управлять болезнью Паркинсона, предоставляя доступ к специально подобранным информационным панелям, обобщающим ряд источников данных о пациентах, и подключая пациентов к клиническим испытаниям. Для разработки терапевтических средств биофармацевтические компании и компании, производящие медицинское оборудование, используют технологию Rune, сеть вовлеченных врачей и пациентов, а также большие массивы продольных реальных данных для ускорения программ разработки. Компания получила финансовую поддержку от ведущих инвесторов, таких как Eclipse Ventures, DigiTx, TruVenturo и Moment Ventures.

Что изначально привлекло вас в области нейробиологии?

Я влюбился в область трансляционной нейронауки после моего исследовательского опыта работы с пациентами с эпилепсией в Отделе мониторинга эпилепсии (EMU). За эти годы с этими пациентами была проделана большая работа, которая привела к удивительным открытиям в области речи, зрения и двигательного контроля, области, на которой я сосредоточился в то время. После проведения фундаментальных исследований для моей дипломной работы я хотел иметь возможность работать с пациентами конкретно над болезнями, от которых они страдают. Это побудило меня применить то, что я узнал в аспирантуре о контроле движений и технике, в работе с пациентами с болезнью Паркинсона с помощью устройств для глубокой стимуляции мозга.

Не могли бы вы рассказать о своей ранней работе с устройствами для глубокой стимуляции мозга (DBS)?

За последнее десятилетие моей карьеры мне посчастливилось оказаться в нужном месте в нужное время. Я присоединился к лаборатории Филипа Старра, нейрохирурга из UCSF Health, и в то время он работал с экспериментальными устройствами DBS. Лаборатория работала над получением исключения для экспериментального устройства (IDE) для сбора необходимых данных, необходимых для поддержки заявки на предварительное одобрение с избранной группой пациентов и клиницистов, пытающихся разработать методы лечения следующего поколения с помощью DBS.

Интересным компонентом этой работы были новые возможности устройств, которые разрабатывались в то время. Есть устройство для стимуляции мозга, над созданием которого мы работали от начала до конца, включая проектирование интерфейса, работу с устройством и его программирование.

Rune Labs описывает себя как компанию, занимающуюся программным обеспечением и анализом данных для точной неврологии. Не могли бы вы определить, что такое прецизионная неврология?

Мы берем учебник из исследований рака за последние 10 лет. Раньше мы думали, что испытание провалилось, потому что ответили только 5% пациентов. Теперь мы понимаем, что если вы возьмете все эти данные и объедините их по всем различным типам рака, секвенируете геномы опухолей и учтете предполагаемые «неудачи», у вас будет гораздо более персонализированная терапия для этих пациентов. Теперь вы лечите не больную раком груди, а лечите очень специфический тип опухоли, секвенированный у больной раком. Процедуры невероятно персонализированы. Эта революция в области рака оказала большое влияние на показатели выживаемости пациентов, и теперь мы пытаемся извлечь уроки из этого опыта.

В неврологии мы все еще в определенной степени застряли со способами оценки некоторых расстройств, которые существовали в прошлом столетии. Мы пытаемся открыть будущее, в котором все эти невероятно сложные устройства будут привязаны к наручным часам и соединены со смартфонами, собирая подробную информацию о пациентах, чтобы помочь им и их лечащим врачам принимать более обоснованные решения относительно лечения. Мы хотим использовать эти данные в качестве основы для разработки новых неврологических методов лечения и вывода их на рынок.

За последнее десятилетие было сделано очень мало открытий в области болезни Паркинсона, почему с этим заболеванием так трудно бороться?

Это многофакторная болезнь Паркинсона. У нас нет идеальной цели, и большинство методов лечения, которые у нас есть сегодня, не изменяют течение болезни, а только лечат симптомы, включая DBS. Сложно разрабатывать новые лекарства. Болезнь Паркинсона и многие другие расстройства развиваются в течение периода, прежде чем симптомы даже проявятся. Вы можете жить очень долго со стабильным заболеванием, что затрудняет оценку эффективности новых лекарств традиционным способом. Методы измерения клинической пользы, такие как опросники, не всегда могут точно отразить воздействие, особенно с учетом разнообразия симптомов заболевания в исследовании с участием 500 пациентов. Существует очень ограниченное количество молекул, которые можно протестировать.

Однако существует теория, согласно которой, если бы у вас был гораздо более глубокий способ фенотипирования пациентов и отслеживания их для сбора более подробной информации с течением времени, вы могли бы наблюдать эффект, которого раньше не могли наблюдать. Для этого может потребоваться более короткий промежуток времени, например недели или месяцы, ускоренный благодаря данным, собранным с носимых устройств, таких как Apple Watch.

Какие данные собирает Rune Labs — от таких носимых устройств, как Apple Watch, до сложных имплантатов глубокого мозга, которые могут ускорить разработку методов лечения болезни Паркинсона?

С Apple Watch у нас есть разрешение 510 (k) от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США на ежеминутное измерение тремора и дискинезии пациента. Мы работали вместе с Apple над этой технологией, которая позволяет нам уделять больше внимания пациентам каждый день, неделю и месяц. Это невозможно, если вы смотрите только на клиническую оценку пациента. С помощью Apple Watch мы можем собирать огромное количество данных, что позволяет нам делать глубокие аннотации фенотипов. В дополнение к этим проверенным ответам он также собирает обширную информацию о пациенте. Это может включать модели их подвижности от количества шагов до длины шага, до других подтвержденных показателей, таких как время двойной опоры или симметричная ходьба, которые связаны с вероятностью падения пациента - большая проблема для пациентов с болезнью Паркинсона и большой вклад в инвалидность. Мы также отслеживаем активность сна и физические упражнения, которые, как показали исследования, полезны. Упражнения — это одна из немногих вещей, которые полезны при симптомах Паркинсона в течение длительного периода времени.

Кроме того, мы используем эти данные, чтобы помочь фенотипировать пациентов с устройствами DBS в подмножестве пациентов с более продвинутой стадией болезни Паркинсона. Для этого мы используем устройства производства Medtronic, которые могут определять активность мозга. Мы отслеживаем большое количество информации об электрофизиологии пациентов, которая исходит из глубин этих ядер, создающих патологические сети у пациентов. Этот подход позволяет нам охарактеризовать пациентов так, как это было невозможно раньше.

Как эти данные помогают Rune Labs предлагать персонализированную терапию с прогнозированием?

Мы подходим к этому с подхода, ориентированного на пациента. Прямо сейчас сообщить обо всех вариантах, доступных человеку с болезнью Паркинсона, может быть сложно, поскольку клиницисты должны разобраться во многих этих методах лечения для своих пациентов. Одна из вещей, в которой, по нашему мнению, могут помочь более качественные данные, — это улучшенные прогнозы, например, рекомендация пациенту получить устройство DBS, потому что у него было много двигательных колебаний при приеме пероральных лекарств. Мы можем помочь дать пациенту возможность поговорить со своим лечащим врачом. Другой пример: если клиницист может увидеть из данных, что его пациент испытывает сильную дискинезию, он может порекомендовать изменить лекарственную форму. На рынке появилось много новых лекарств и устройств, и мы хотим дать пациентам возможность изучить все варианты.

Кроме того, мы работаем с производителями устройств, такими как Medtronic, которые потенциально в будущем могут предлагать пациентам в режиме реального времени рекомендации, например, конкретные лекарства или то, какой метод вдыхания или инъекций лучше всего подходит для них.

Еще одна вещь, над которой мы работаем в пространстве устройств DBS, — это возможность брать данные о результатах пациента, такие как их симптомы, и объединять их с данными электрофизиологии, которые собираются из их мозга. Объединение этих двух типов данных для выработки рекомендации о том, как эффективно стимулировать мозг пациента, может в будущем быть интегрировано в клинические испытания. Уже есть несколько примеров того, как это делается, что помогло определить биомаркеры прогрессирования болезни Паркинсона.

Собрав все данные, удалось ли Rune Labs определить биомаркеры прогрессирования болезни Паркинсона?

Я думаю, что у нас есть некоторые ранние зацепки, которые очень многообещающи с точки зрения биомаркеров. Опубликованные данные показывают, что существуют определенные характеристики, которые способствуют повышенному риску и более быстрому прогрессированию заболевания, такие как нарушения сна или когнитивные проблемы. Платформа, которая у нас есть, может измерять эти симптомы. Что интересно в этом, так это потенциал положительного воздействия на пациентов. Пациенты носят эти устройства и фиксируют эти закономерности в течение длительных периодов времени, что необходимо для разработки биомаркеров, учитывая, что временной промежуток этого заболевания измеряется десятилетиями.

Rune Labs также работает над стимулятором спинного мозга, чтобы помочь пациентам с рассеянным склерозом. Не могли бы вы обсудить некоторые научные аспекты этого?

Рассеянный склероз является нейродегенеративным заболеванием, и, как и болезнь Паркинсона, сегодня не существует лекарства, но есть лекарства и модифицирующие болезнь методы лечения, которые помогают пациентам облегчить симптомы. Эти препараты существенно снижают чрезмерную реактивность иммунной системы, которая заставляет организм атаковать себя при РС. В Rune мы изучаем новое лечение рассеянного склероза, в котором будет использоваться устройство для стимуляции спинного мозга, чтобы помочь справиться с невропатической болью, связанной с рассеянным склерозом. Уникальность этого подхода заключается в том, что, как и при болезни Паркинсона, вы можете использовать это устройство для доступа к нервной системе.

Целью неврологии является разработка адаптивного мозгового имплантата, который может реагировать на мозговые волны в режиме реального времени для лечения десятков заболеваний. Каковы некоторые из основных проблем, стоящих за его созданием? 

Создание адаптивного устройства DBS (aDBS) связано с множеством основных проблем. Основная проблема заключается в записи и стимуляции одной и той же цели. Существует несколько факторов, которые могут повлиять на точность сигнала и даже помешать использованию устройства у некоторых пациентов. Недавнее исследование показало, что использование имплантируемого генератора импульсов (IPG) в правой части грудной клетки на расстоянии от электрического диполя сердца может смягчить загрязнение электрокардиограммы (ЭКГ) и, таким образом, снизить вероятность артефактов ЭКГ в доступных сенсорных контактах. Наряду с артефактами ЭКГ движение кабеля электрода DBS может наблюдаться как вызывающее большие переходные процессы в сигналах мозга. Оба вышеупомянутых артефакта загрязняют широкие полосы частотного спектра и, следовательно, потенциально препятствуют эффективному реагированию политик порогового контроля на целевой биомаркер и приводят к неконтролируемому увеличению или уменьшению стимуляции.

Разработка клинически устойчивых систем aDBS повлечет за собой новые технические проблемы, в том числе взаимодействие без артефактов с активностью мозга. Многие из этих проблем могут быть решены путем сопряжения дополнительных беспроводных внешних устройств с имплантатами для поддержки физиологического и поведенческого отслеживания при одновременном повышении точности стратегий управления, ориентированных на пациента.

Спасибо за отличное интервью, читатели, которые хотят узнать больше, должны посетить Лаборатории рун.