Trattare l’obesità con la neuromodulazione
Essendo una delle principali cause di morte, l’obesità ha raggiunto il livello di una pandemia globale. Oggi più di 1,9 miliardi di adulti e 42 milioni di bambini sono in sovrappeso o obesi e questi numeri continuano ad aumentare. In effetti, dopo un costante aumento per molti anni, i tassi di aspettativa di vita nell’UE nel 2017 sono diminuiti e l’obesità rappresenta un fattore chiave di tale risultato. «Poiché l’obesità è una condizione complessa, multifattoriale e sistemica, la prevenzione, la gestione e il trattamento generalmente non sono semplici», afferma Konstantin Nikolic, coordinatore del progetto i2MOVE (An Intelligent Implantable MOdulator of Vagus nervE function for treatment of Obesity), finanziato dal CER. «Sebbene esistano diversi approcci attualmente disponibili, dalla cosiddetta spinta gentile (Soft Nudging) agli stimolatori elettrici impiantabili e alla chirurgia bariatrica, la maggior parte di essi ha avuto un successo limitato o ha comportato rischi significativi». Il progetto i2MOVE cerca di affrontare l’obesità sviluppando una soluzione tecnologica innovativa, ovvero un impianto di ispirazione biologica. «L’obiettivo è quello di colpire il nervo vago, che trasmette le informazioni tra l’intestino e il cervello», spiega Nikolic. «In tal modo, vogliamo stimolare i nervi dell’addome per simulare ciò che accade dopo aver mangiato, in modo da poter controllare l’appetito». L’asse intestino-cervello Il progetto ha sviluppato un microchip che si attacca all’interno dell’intestino e che può segnalare al cervello se lo stomaco è pieno o vuoto utilizzando una semplice tecnologia a circuito integrato. «A differenza dei dispositivi di stimolazione del nervo vago (VNS, Vagus Nerve Stimulation) attualmente sul mercato utilizzati per il trattamento dell’epilessia, la soluzione i2MOVE incorpora un feedback fisiologico (sotto forma di attività del nervo vagale) e l’intelligenza artificiale per fondere l’assunzione di cibo con la stimolazione», afferma Nikolic. Il fulcro del dispositivo i2MOVE è un nuovo System-on-Chip (SoC, ovvero sistema su circuito) integrato completamente progettato e testato nell’ambito del progetto. Il SoC è costituito da un front-end multicanale per la registrazione elettrica e chimica dell’attività neurale. Le sue capacità di elaborazione implicano algoritmi di apprendimento automatico on-chip a livello locale che determinano quando e in quale misura stimolare. Con il SoC sviluppato, i ricercatori del progetto hanno raggiunto l’importante traguardo di condurre il rilevamento chimico in vivo utilizzando un sensore i2MOVE impiantato. Nel test, i ricercatori hanno rilevato con successo le variazioni del pH extracellulare neurale, che è associato sia all’ormone colecistochinina che alla distensione gastrica. Inoltre, gli algoritmi del sistema hanno utilizzato con successo qualsiasi cambiamento rilevato nel pH per attivare automaticamente il dispositivo VNS impiantato. «Per quanto ne sappia, questo è il primo dispositivo di neuromodulazione a circuito chiuso che utilizza la modalità multi-segnale per raggiungere il processo decisionale e la titolazione della dose di stimolazione in un impianto a ciclo chiuso», aggiunge Nikolic. Dispositivi di neuromodulazione futuri Nella fase successiva dello sviluppo, il dispositivo sarà sottoposto a sperimentazioni pre-cliniche durante le quali sarà impiantato e operativo in un animale sveglio e in movimento. «Si tratta di una fase necessaria prima di pianificare una sperimentazione clinica sull’uomo», spiega Nikolic. La tecnologia sviluppata nel progetto ha trovato la sua strada anche in altri settori, tra cui trattamenti per il carcinoma gastrico, soppressione della tosse, rilevamento dell’ischemia cardiaca e un cosiddetto approccio «soft» all’obesità attraverso un cambiamento comportamentale basato su raccomandazioni personalizzate sui prodotti alimentari. «Per quanto riguarda il retaggio generale del progetto, mi aspetto che il rilevamento neurochimico diventerà una modalità di segnale cruciale per il monitoraggio di una vasta gamma di attività neurali», afferma Nikolic.
Parole chiave
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