Et nyudviklet lys skal mindske nedbrydningen af hjernen hos patienter med Alzheimers sygdom.
Et opsigtsvækkende gennembrud i behandlingen af patienter med alzheimers kan være under opsejling på DTU.
I halvandet år har en gruppe studerende med tilknytning til DTU Fotonik arbejdet på at udvikle en ny form for lysbehandling, der kan mindske nedbrydningen af hjernen hos mennesker med alzheimers. Det handler om en særlig sammensætning af lys, og det er gruppens håb og forventning, at dette lys kan anvendes i en simpel terapilampe eller lyspære og give en hidtil uset gavnlig effekt på patienternes hukommelse og kognitive funktioner.
Teknologien bag produktet er afprøvet på Region Sjælland Universitetshospital i Roskilde. De kommende år vil blive brugt på fortsat at validere teknologien og opnå de nødvendige medicinske godkendelser. Hvis det lykkes, vil det være et enormt fremskridt og den første ikke-invasive behandling til patienter med alzheimers. De vil ved hjælp af det nye lys kunne se frem til en behandling, der potentielt vil mindske progressionen af plak, et proteinaffald i hjernen, som hindrer neuronerne i at kommunikere og dermed får hjernen til at sygne hen.
Samarbejde med amerikanske universiteter
Vi spoler tilbage til foråret 2017. Jes Broeng, professor på DTU Fotonik og centerleder af DTU Entrepreneurship, opholdt sig på UC Berkeley i Californien sammen med kollegaen professor Paul Michael Petersen. De kom i kontakt med professor Lance Kriegsfeld og Mai Nguyen, ph.d.-studerende i neuroscience, som henledte opmærksomheden på et forskningsprojekt på Massachusets Institute of Technology (MIT).
Her havde forskere publiceret lovende resultater med lysbehandling mod alzheimers. Forsøg på mus viste, at det er muligt at mindske udviklingen af alzheimers ved at udsætte musene for en times påvirkning dagligt i tre uger med lys ved præcis 40 Hz. Efter de tre uger havde store dele af musenes hjerner regenereret. Behandlingen havde og har dog den bagside, at lyset er et stroboskopisk lys, der blinker heftigt og må antages at medføre stort ubehag for såvel mus som mennesker.
Nogle måneder senere tilbage på DTU blev Broeng opsøgt af kandidatstuderende Marcus Schultz Carstensen fra Fotonik, der var på udkig efter et interessant projekt til sin afsluttende kandidatopgave. Idéen om et forbedret hvidt lys uden synlig blinken til bekæmpelse af alzheimers blev luftet.
”Jeg blev straks interesseret. I hele mit studie har jeg beskæftiget mig med teoretisk fysik og optik. Jeg havde lyst til, at kandidatopgaven skulle række ud over teknologien og det teoretiske og indeholde noget, der potentielt kunne gøre en forskel for andre og bidrage til at løse et virkeligt problem. Det her projekt opfyldte alle de ønsker,” fortæller Marcus Schultz Carstensen, da vi besøger ham på det laboratorium på DTU Fotonik, der det seneste års tid har udgjort rammen for størstedelen af hans vågne timer.
Marcus allierede sig med studiekammeraten Henrik Enggaard Hansen. Tre uger senere var det første udkast til en prototype klar. Den dokumenterede, at de havde fat i principperne for at skabe en ny form for hvidt lys, som de kalder maskeret hvidt lys.
”Udgangspunktet var på flere områder kendt viden. Vi ved, at øjnene indeholder fotoreceptorer, og at lys på linje med andre stimuli som lyd og berøring kan påvirke hjernen. Og vi vidste fra forskningen på MIT, at lyset skulle være 40 Hz. Vi skulle udnytte den måde, øjnene er bygget på og deres følsomhed over for forskellige former for lys. Vi prøvede os frem til den rigtige sammensætning af lys, så det i en lampe med en almindelig skærm kunne have samme effekt, men uden at virke generende på øjnene og hovedet,” forklarer han.
Diagnose med skanner
En betydelig faglig udfordring var validering af lysteknologien. Det er særlig vanskeligt, fordi der endnu ikke eksisterer en hundrede procent præcis metode til at diagnosticere alzheimers ud over at dissekere hjernen som ved museforsøgene på MIT og observere indikatorstoffer gennem et mikroskop. Løsningen var en fMRI-skanner, som gør det muligt på uskadelig vis at analysere på hjernen under eksponeringen af lys.
”Det var kompliceret, eftersom skanneren er magnetisk og forstyrrer alt elektronisk udstyr - herunder vores lampe. Derfor byggede vi en ’lys-maske’ og tilkoblede et lyslederkabel, der førte ud af skannerrummet og ind i vores lampe. På den måde kunne vi have vores lys inde i skanneren uden noget elektronik i nærheden af den,” uddyber han.
Arbejdet med at forbedre prototypen fortsatte i efteråret 2017 på et kursus under programmet Open Entrepreneurship med fokus på iværksætteri. Her blev Jakob Hildebrandt og flere erfarne iværksættere involveret. Gruppen af studerende blev udvidet med nye deltagere, der alle kunne bidrage med forskellige kompetencer til den fortsatte udviklingsproces. Foruden Marcus var det Gustavo Feijõo og Nicolai Hagelund. Gruppen modtog en halv million kroner fra DTU’s proof of concept-fond og kunne så finansiere blandt andet materialer til videre prototypeudvikling og ekstern rådgivning i forretningsudvikling.
Projektet involverer samarbejde med Københavns Universitet og Rigshospitalet. Det inddrager viden fra blandt andet elektronik, optik, software, management og klinisk forskning. Men arbejdet hviler primært på to ben: Fotonik og hjernevidenskab. Og en afgørende brik i forhold til sidstnævnte har været samarbejdet med UC Berkeley og Mai Nguyen. Hun har fra start været knyttet til udviklingsprocessen på DTU motiveret af projektets potentielle betydning for millioner af patienter og deres pårørende. På DTU mødte hun studerende og forskere, der deler hendes egen passion og vilje til at investere utallige timer i projektets realisering.
”Nu står vi foran næste skridt, som bliver at indlede første fase i det kliniske spor for at få fastlagt, hvilken effekt vores lys kan have på patienter. Det endelige mål er at integrere lyset i almindelige hjem og andre omgivelser. Selv en lille effekt kan have kolossal gavn i forhold til både forebyggelse og behandling for den stadig voksende gruppe mennesker, der rammes af Alzheimers sygdom,” siger hun.
Her i 2018 har Marcus og Nicolai Hagelund afsluttet deres kandidatopgave og yderligere testet og raffineret designet. Sammen med syv andre involverede har de stiftet firmaet OptoCeutics.