MIT-studentproject wordt FDA-goedgekeurde behandeling voor trillingen

In 2017 betrad een man genaamd Michael het podium in het volle Kresge Auditorium van MIT en probeerde hij een spiraal te tekenen, een veelgebruikte test die artsen gebruiken om de ziekte van Parkinson te diagnosticeren. Zijn trillingen, veroorzaakt door de ziekte, maakten de oefening moeilijk.

Vervolgens deed Michael een polsband om die was gemaakt door een team MIT-studenten als onderdeel van de cursus 2.009 (Product Engineering Processes), die die avond hun prototype presenteerden.

Michael drukte op een knop en het apparaat produceerde een subtiele vibratie. De vibratie stuurde signalen via zijn pols naar zijn hersenen. Zijn trillingen namen drastisch af en binnen enkele seconden was hij in staat de spiraal met veel meer precisie te tekenen, wat leidde tot een stormapplaus van het publiek.

"Wanneer dit apparaat is ingeschakeld, voel ik me zoals ik me voelde toen ik geen ziekte van Parkinson had," vertelde Michael aan het publiek. "Het is een geweldig, geweldig gevoel."

De demonstratie was zo indrukwekkend dat het studententeam verzoeken kreeg van medestudenten en anderen die vroegen waar ze het apparaat konden kopen voor familieleden en vrienden die kampen met trillingen. Helaas moesten de studenten uitleggen dat er vooralsnog slechts één exemplaar bestond.

Deze gebeurtenis markeerde het begin van een reis van bijna tien jaar, waarbij gebruik werd gemaakt van ondernemersbronnen van MIT, zoals MIT Sandbox, MIT FUSE en de MIT Venture Mentoring Service. In 2020 transformeerde het studententeam in een officieel bedrijf: Encora Therapeutics. Er volgden nog tientallen hardware-iteraties en vervolgens klinische trials. In één trial rapporteerden 78 procent van de patiënten voordelen na 90 dagen thuisgebruik.

In februari, negen jaar na de moedige demonstratie van Michael, betaalde dit werk zich eindelijk uit: de FDA keurde het apparaat van Encora goed voor volwassenen met essentiële tremor, een aandoening die lijkt op Parkinson en trillingen veroorzaakt, vaak in de handen.

"Het is een lange en moeilijke — zeer moeilijke — reis geweest, maar ook zeer lonend, vooral wanneer we feedback krijgen van patiënten," zegt Daniel Carballo ’18, SM ’20, mede-oprichter van Encora en vicepresident strategie. "We horen verhalen van patiënten over hoe ze hebben gestreden met hun aandoening en hoeveel ze hiervan profiteren. Het herinnert ons eraan waarom we doorgaan."

Van klaslokaal naar commercialisering

De drie oprichters van Encora die nog steeds bij het bedrijf verbonden zijn, zijn Carballo, Allison Davanzo ’18 en Kyle Pina ’18. Zij waren allen in hun laatste jaar toen ze zich in 2017 inschreven voor 2.009, de populaire productontwerpklas van MIT.

Het semester begon met een brainstormsessie waarin groepen van ongeveer 17 studenten werden gevraagd tientallen potentiële productideeën te bedenken. Carballo stelde een wearable voor die mechanische vibratie gebruikte om signalen naar de hersenen te sturen om trillingen te verminderen. Het initiële idee was om patiënten met de ziekte van Parkinson te helpen.

"Het was een van de honderden wegwerpidieën," herinnert Carballo zich. "Het initiële concept was geïnspireerd door lessen die ik had gevolgd in robotica over neurale controle van beweging. Ik had een voorlopig begrip van hoe een elektromechanisch apparaat zou kunnen interageren met de controlesystemen en feedbackloops van het lichaam die beweging regelen, om pathologische controle van beweging te verlichten."

Het team bracht hun lange lijst met ideeën uiteindelijk terug naar een paar opties. Het idee van Carballo werd uiteindelijk gekozen met een stemverhouding van 16-1, waarbij Carballo de enige tegenstemmer was.

"Ik probeerde het team uit te leggen dat dit zo vergezocht was dat er geen manier was om in één semester iets te maken," herinnert Carballo zich. "Gelukkig werd ik weggestemd."

Gedurende het grootste deel van het semester leek het pessimisme van Carballo terecht. Bij elke mijlpaal in de klas liep het team achter op andere teams. Toen, in de week voor de finale presentaties, ontmoetten ze Michael, wiens ernstige handtrillingen het resultaat waren van vroegtijdige Parkinson.

"Hij was een renovateur van huizen, dus hij werkte met zijn handen, maar zijn trillingen waren voortgeschreden tot het punt dat hij moeite had met het omdraaien van een schroevendraaier, het gebruiken van een boor, of zelfs het invullen van papierwerk," herinnert Carballo zich. "Hij was afhankelijk geworden van zijn vrouw en dochter, niet alleen om zijn bedrijf te runnen, maar ook om hem te helpen bij dagelijkse activiteiten."

Op dat moment had het 2.009-team een prototype dat zou vibreren om mechanische feedback naar de hersenen te sturen. Carballo beschrijft het als "een doos van schuimkarton met een Raspberry Pi-chip en কিছু draden die eruit steken." Toen Michael het apparaat omdeed en inschakelde, namen zijn trillingen drastisch af.

"Het was alsof er een lichtschakelaar werd omgezet en zijn trillingen stopten," zegt Carballo. "Zijn vrouw en dochter begonnen te huilen. Een week later was hij genereus genoeg om het proces op het podium te herhalen voor de finale presentaties."

De presentatie — en de enorme belangstelling van mensen die het wilden voor naasten met Parkinson — maakte het team vastberaden.

"Het liet ons zien dat er veel mensen zijn met dit probleem die hier echt baat bij zouden kunnen hebben," zegt Carballo. "Een deel van het team raakte geobsedeerd. Het zou zo zonde zijn om te weten dat dit kon bestaan en het vervolgens nooit uit het klaslokaal te laten gaan."

Sommige teamleden begonnen de ondernemersbronnen van MIT te gebruiken om de technologie te commercialiseren, waarbij ze zich aanvankelijk richtten op Parkinson. Ze voerden hun eerste klinische trial uit met 20 Parkinson-patiënten in 2022 in samenwerking met MassGeneral Brigham. Maar ze ontdekten al snel dat meer patiënten leven met essentiële tremor.

"Dat was een grotere onvervulde behoefte," zegt Carballo. "Er worden veel medicijnen ontwikkeld voor de ziekte van Parkinson, maar essentiële tremor heeft niet dezelfde innovatie gekend."

De wetenschap achter de technologie

Tegenwoordig denken wetenschappers dat trillingen worden veroorzaakt door defecte signalen in de hersengebieden die verantwoordelijk zijn voor het interpreteren van sensorische input en het coördineren van beweging.

"Bij deze ziekten leiden tekorten aan neurotransmitters tot deze gepulseerde signalering in de hersenen, die zich manifesteert als trillingen die in feite gepulseerde motorische outputs zijn," zegt Carballo.

Een huidige aanpak om deze signalen aan te pakken is chirurgie waarbij gaten in de schedel worden geboord om elektroden in te brengen die nieuwe elektrische patronen in de hersenen aansturen. Het horloge-achtige product van Encora richt zich op dezelfde hersengebieden met mechanische vibraties bij de pols.

"We passen een mechanische stimulus toe, in feite vibratie, op stretchreceptoren in de pols, die je lichaam vertellen waar het zich in de ruimte bevindt," legt Carballo uit. "De stimulatie zorgt ervoor dat de receptoren worden geactiveerd en een gepatroneerd signaal sturen naar de perifere zenuwen van de pols, die het signaal vervolgens doorgeven aan het perifere zenuwstelsel en naar het centrale zenuwstelsel, naar dezelfde gebieden van de hersenen die door chirurgie worden getarget."

In 2024 voerde Encora een gerandomiseerde gecontroleerde trial uit met 47 patiënten met essentiële tremor. Vorig jaar voerde het team een trial uit met 59 personen waarbij patiënten de apparaten thuis gebruikten. In beide trials ervoer meer dan 70 procent van de patiënten een betekenisvolle verbetering.

De resultaten waren veelbelovend genoeg om in februari van dit jaar de zogenaamde 510(k) clearance van de FDA te verkrijgen voor gebruik als medisch hulpmiddel.

Impact op patiënten en toekomstvisie

De meeste patiënten merken een snel voordeel bij het gebruik van het apparaat van Encora. Patiënten hebben het apparaat omschreven als levensveranderend. Sommigen zeggen dat het hen in staat stelt taken uit te voeren die ze in jaren niet meer hebben kunnen doen.

"We zien sommige patiënten die het apparaat 12 tot 14 uur per dag gebruiken," zegt Carballo.

Momenteel richt Encora zich op het opbouwen van een nationaal verkoopteam en het veiligstellen van dekking door verzekeraars. Naarmate het bedrijf de productie opschaalt, zal het product eindelijk beschikbaar komen voor patiënten die in aanmerking komen.

Op de langere termijn hoopt Encora zijn oorspronkelijke missie te vervullen: het verminderen van trillingen bij patiënten met Parkinson. Carballo gelooft dat de aanpak ook veelbelovend is voor veel andere patiënten.

"Er is een verrassend lange lijst met ziekten waarvoor dit zou kunnen werken," zegt Carballo. "De meest voor de hand liggende zijn neurologische bewegingsstoornissen, maar het bredere plaatje van draagbare neuromodulatie is een snelgroeiend veld dat therapeutisch voordeel heeft getoond bij een breed scala aan ziekten. We zien dit als een platformtechnologie."