Ро’і Гілрон, PhD, провідний нейробіолог у Rune Labs – Серія інтерв’ю

Ро’і Гілрон, PhD, є провідним нейробіологом у Rune Labs, компанії з програмного забезпечення та аналітики даних для точної нейрології, що підтримує надання медичної допомоги та розвиток терапії. StrivePD – це екосистема компанії для надання медичної допомоги при хворобі Паркінсона, яка дозволяє пацієнтам та клініцистам краще керувати хворобою Паркінсона, надаючи доступ до відібраних панелей, що підсумовують ряд джерел даних пацієнтів, та підключаючи пацієнтів до клінічних досліджень. Для розробки терапії біофармацевтичні та медичні компанії використовують технологію Rune, мережу залучених клініцистів та пацієнтів, а також великі довгострокові реальні дані для прискорення програм розвитку. Компанія отримала фінансову підтримку від провідних інвесторів, таких як Eclipse Ventures, DigiTx, TruVenturo та Moment Ventures.

Що спочатку привернуло вас до галузі нейробіології?

Я закохався у галузь трансляційної нейробіології після свого дослідницького досвіду роботи з пацієнтами епілепсії в відділенні моніторингу епілепсії (EMU). Багато роботи було зроблено з цими пацієнтами за роки, що призвело до чудових відкриттів у сфері мови, зору, рухової діяльності, галузі, на яку я зосередився на той час. Після виконання основних досліджень для своєї аспірантури я хотів мати можливість працювати з пацієнтами конкретно над захворюваннями, які вони переживають. Це мотивувало мене застосувати те, що я вивчив у аспірантурі про рухову діяльність та інженерію, до роботи з пацієнтами з хворобою Паркінсона, які мають імплантовані пристрої глибокої стимуляції мозку.

Чи можете ви обговорити деяку свою ранню роботу з пристроями глибокої стимуляції мозку (DBS)?

За останні десять років своєї кар’єри я був досить щасливий бути в потрібному місці в потрібний час. Я приєднався до лабораторії Філіпа Старра, нейрохірурга в UCSF Health, і на той час він працював з експериментальними пристроями DBS. Лабораторія працювала над отриманням інвестиційного звільнення пристрою (IDE) для збору необхідних даних, необхідних для підтримки заяви про попередню ринкову авторизацію з вибраною групою пацієнтів та клініцистів, які намагаються розробити наступне покоління терапій з DBS.

Цікавим компонентом цієї роботи є нові можливості пристроїв, які розроблялися на той час. Є пристрій стимуляції мозку, над яким ми працювали від початку до кінця, що включало розробку інтерфейсу, роботу з пристроєм та його програмування.

Rune Labs описує себе як компанію з програмного забезпечення та аналітики даних для точної нейрології. Чи можете ви визначити, що таке точна нейрологія?

Ми беремо підхід з досліджень раку за останні 10 років. Ми раніше думали, що клінічне дослідження провалилося, оскільки лише 5% пацієнтів реагували. Тепер ми розуміємо, що якщо ви візьмете всі ці дані та агрегуйте їх по всіх різних типах раку, послідовності геному пухлин, і візьмете сприйняті «провали», у вас буде набагато більш персоналізована терапія для цих пацієнтів. Тепер ви не лікуєте пацієнта з раком молочної залози, а лікуєте дуже конкретний тип пухлини, який був послідовністю від пацієнта з раком. Лікування неймовірно персоналізовані. Ця революція в галузі раку мала великий вплив на показники виживання пацієнтів, і тепер ми намагаємося вивчити з цього досвіду.

У нейрології ми все ще застряли, до певної міри, з методами оцінки деяких розладів, які існують вже понад століття. Ми намагаємося створити майбутнє, в якому всі ці надзвичайно складні пристрої прикріплені до годинника на зап’ясті та поєднані з смартфонами, збираючи детальну інформацію про пацієнтів, щоб допомогти їм та їхнім клініцистам приймати кращі рішення щодо їхньої терапії. Ми хочемо використовувати ці дані як основу для розробки нових нейрологічних терапій та виведення їх на ринок.

Було дуже мало проривів у лікуванні хвороби Паркінсона за останні десять років, чому це така складна хвороба для подолання?

Це багаторівневе у хворобі Паркінсона. У нас немає ідеальної цілі, а більшість сучасних терапій не змінюють перебіг хвороби, лише лікують симптоми, включаючи DBS. Це складно розробляти нові препарати. Хвороба Паркінсона, як і багато інших розладів, розвивається протягом періоду до появи симптомів. Ви можете довго жити з хворобою, яка стабільна, що робить складним оцінити ефективність нових препаратів традиційним способом. Методи вимірювання клінічної користі, такі як анкети, не завжди можуть точно захопити вплив, особливо з урахуванням різноманітності симптомів захворювання у 500 пацієнтів. Є дуже обмежена кількість молекул для тестування.

Однак існує теорія, що якщо ви мали б набагато глибший спосіб фенотипування пацієнтів та відстеження їх, щоб зібрати більшу детальність за час, ви могли б спостерігати ефект, якого раніше не могли побачити. Це могло б вимагати коротшого часу, наприклад тижнів або місяців, прискореного завдяки даним, зібраним з носимих пристроїв, таких як Apple Watch.

Який тип даних збирає Rune Labs з носимих пристроїв, таких як Apple Watch, до складних імплантованих пристроїв глибокої стимуляції мозку, щоб прискорити розвиток терапій для хвороби Паркінсона?

З Apple Watch ми маємо 510(k) дозвіл від Управління з контролю за продуктами та ліками США для вимірювання тремору та дискінезії пацієнта хвилина за хвилиною. Ми працювали разом з Apple (AAPL ) над цією технологією, яка дозволяє нам бути більш зосередженими на пацієнтах кожен день, тиждень та місяць. Це не можливо, коли ви дивитеся лише на клінічну оцінку пацієнта. З Apple Watch ми можемо зібрати величезну кількість даних, яка дозволяє нам робити глибокі анотації фенотипу. Окрім цих валідованих відповідей, це також збирає величезну кількість інформації про пацієнта. Це може включати закономірності їх рухової діяльності від підрахунку кроків до довжини кроку, до інших валідованих метрик, таких як час подвійного підтримання або симетрія ходьби, які пов’язані з ймовірністю падіння пацієнта – великою проблемою для пацієнтів з хворобою Паркінсона та великим внеском у інвалідність. Ми також відстежуємо активність під час сну та фізичні вправи, які дослідження показали, є корисними. Фізичні вправи – одна з небагатьох речей, які є корисними для симптомів хвороби Паркінсона протягом тривалого часу.

Крім того, ми використовуємо ці дані для допомоги у фенотипуванні пацієнтів з пристроями DBS у підмножині пацієнтів з більш просунутою хворобою Паркінсона. Для цього ми використовуємо пристрої, виготовлені компанією Medtronic, які можуть відчувати активність мозку. Ми відстежуємо велику кількість інформації про пацієнтів про їх електрофізіологію, яка надходить з глибини цих ядер, які виробляють патологічні мережі у пацієнтів. Цей підхід дозволяє нам характеризувати пацієнтів чином, який раніше був неможливий.

Як ці дані допомагають Rune Labs у пропозиції передбачувальної персоналізованої терапії?

Ми підходимо до цього з пацієнт-орієнтованого підходу. Наразі спілкування всіх доступних варіантів пацієнту з хворобою Паркінсона може бути складним, оскільки клініцистам потрібно розібратися серед багатьох терапій для своїх пацієнтів. Одним з речей, які, ми думаємо, кращі дані можуть допомогти, є покращення прогнозів, наприклад, рекомендація пацієнту отримати пристрій DBS, оскільки вони переживають велику кількість моторних коливань з пероральними препаратами. Ми можемо допомогти пацієнту мати цю розмову з клініцистом. Іншим прикладом є те, що якщо клініцист може побачити з даних, що його пацієнт переживає велику кількість дискінезії, він може порекомендувати зміну складу препарату. Є багато нових препаратів та пристроїв на ринку, і ми хочемо дати пацієнтам можливість дослідити всі варіанти.

Крім того, ми працюємо з виробниками пристроїв, такими як Medtronic, які потенційно в майбутньому зможуть пропонувати пацієнтам реальні пропозиції, наприклад, певні препарати або те, чи підходить їм інгаліційний чи ін’єкційний модальність.

Ще однією річчю, над якою ми працюємо в сфері пристроїв DBS, є можливість взяти дані результатів пацієнта, наприклад, їх симптоми, та поєднати їх з електрофізіологічними даними, які збираються з їхнього мозку. Об’єднання цих двох типів даних для отримання рекомендації щодо того, як ефективно стимулювати мозок пацієнта, може в майбутньому бути інтегровано в клінічні дослідження. Є вже деякі приклади того, що це робиться, що допомогло ідентифікувати біомаркери прогресування хвороби Паркінсона.

Чи вдалося Rune Labs ідентифікувати біомаркери прогресування хвороби Паркінсона?

Я думаю, що у нас є деякі перспективні результати щодо біомаркерів. Опубліковані дані показують, що є певні характеристики, які сприяють підвищеному ризику та більш швидкому прогресуванню захворювання, наприклад, порушення сну або когнітивні проблеми. Платформа, яку ми маємо, може вимірювати ці симптоми. Що цікаво в цьому, так це потенціал, який воно має, щоб позитивно вплинути на пацієнтів. Пацієнти носять ці пристрої та захоплюють ці закономірності протягом тривалого часу, що необхідно для розробки біомаркерів, враховуючи тривалість цього захворювання, яка вимірюється десятиліттями.

Rune Labs також працює над стимулятором спинного мозку для допомоги пацієнтам з множинною склерозом, чи можете ви обговорити деяку науку за цим?

Множинна склероз – це нейродегенеративне захворювання, і, як і хвороба Паркінсона, немає ліків сьогодні, але є препарати та терапії, які модифікують захворювання, які допомагають пацієнтам полегшити їхні симптоми. Ці препарати фактично зменшують надактивну імунну систему, яка викликає ушкодження організму в пацієнтів з множинною склерозом. У Rune ми досліджуємо нове лікування множинної склерозу, яке буде використовувати пристрій стимуляції спинного мозку для допомоги у керуванні нейропатичним болем, пов’язаним з множинною склерозом. Що унікальне в цьому підході, так це те, що, як і хвороба Паркінсона, ви можете використовувати цей пристрій для доступу до нервової системи.

Метою в нейрології є розробка адаптивного імплантованого пристрою мозку, який може реагувати в реальному часі на хвилі мозку для лікування десятків захворювань. Які деякі з основних проблем при будівництві цього?

Є багато основних проблем при будівництві адаптивного пристрою DBS (aDBS). Основною проблемою є реєстрація та стимуляція однієї й тієї ж цілі. Є кілька факторів, які можуть вплинути на вірність сигналу, і навіть запобігти використанню пристрою в деяких пацієнтах. Недавнє дослідження показало, що використання імплантованого генератора імпульсів (IPG) у правій частині грудної клітки на відстані від електричного диполя серця може пом’якшити забруднення електрокардіограми (ЕКГ) та тим самим зменшити ймовірність артефактів ЕКГ у доступних чутливих контактах. Разом з артефактами ЕКГ рух кабелю електрода DBS може бути спостережений як причина великих транзиторних станів у сигналах мозку. Обидва вищезгадані артефакти забруднюють широкі смуги частотного спектру та, таким чином, потенційно запобігають реакції політики на основі порогових значень на цільовий біомаркер та призводять до неконтрольованого збільшення або зменшення стимуляції.

Розробка клінічно сталих систем aDBS приведе до нових технічних проблем, включаючи взаємодію без артефактів з активністю мозку. Багато з цих проблем могли б бути вирішені шляхом поєднання додаткових бездротових зовнішніх пристроїв з імплантованими пристроями для підтримки фізіологічного та поведінкового відстеження, а також збільшення точності пацієнт-орієнтованих стратегій контролю.

Дякую за велике інтерв’ю, читачам, які бажають дізнатися більше, слід відвідати Rune Labs.