Cercetătorii descoperă o tehnologie inovatoare pentru combaterea Alzheimerului la șoareci
Un grup internațional de cercetători a raportat o descoperire semnificativă în lupta împotriva bolii Alzheimer la șoareci, folosind nanoparticule special concepute care nu doar transportă medicamente, ci acționează și ca medicamente.
Acești microparticule ajută creierul să își restabilească propriul sistem natural de curățare, reducând dramatic acumularea de proteine toxice asociate cu boala Alzheimer.
Studiul a fost condus de cercetători de la Institutul de Bioinginerie din Catalonia (IBEC) și Spitalul West China al Universității Sichuan, împreună cu colaboratori din Regatul Unit. Rezultatele au fost publicate în Signal Transduction and Targeted Therapy.
În loc să se concentreze pe neuronii deteriorați, cercetătorii au vizat bariera hematoencefalică (BBB), o rețea protectoare de celule și vase de sânge care controlează ce intră și iese din creier. În cazul bolii Alzheimer, acest sistem se degradează treptat, permițând acumularea proteinelor nocive care afectează funcția cerebrală în timp.
Cercetătorii au dezvoltat nanoparticule bioactive numite „medicamente supramoleculare” pentru a ajuta la restabilirea acestei bariere și a relua capacitatea creierului de a elimina deșeurile.
Creierul uman consumă cantități enorme de energie. La adulți, acesta utilizează aproximativ 20% din totalul energiei corpului, iar în cazul copiilor, cifra poate ajunge la 60%. Pentru a satisface aceste cerințe, creierul depinde de o rețea extrem de densă de vase de sânge. Cercetătorii estimează că creierul conține aproximativ un miliard de capilare, fiecare neuron fiind conectat la propriul său aport de sânge.
Tot mai multe dovezi sugerează că aceste vase de sânge joacă un rol mult mai mare în demență decât se credea anterior. Mulți cercetători consideră acum că deteriorarea vasculară nu este doar un efect secundar al bolii Alzheimer, ci poate conduce activ la progresia acesteia. Studiile recente au legat, de asemenea, degradarea barierei hematoencefalice de declinul cognitiv precoce și de acumularea crescută a proteinelor toxice.
În condiții sănătoase, bariera hematoencefalică ajută la eliminarea produselor de deșeu din creier, blocând în același timp substanțele nocive, cum ar fi toxinele și patogenii. Una dintre cele mai importante proteine de deșeu este amiloid-β (Aβ), materialul lipicios care formează plăcile asociate cu boala Alzheimer.
La pacienții cu Alzheimer, sistemul de eliminare a deșeurilor al creierului începe să eșueze. Pe măsură ce amiloid-β se acumulează, neuronii suferă daune, iar problemele de memorie se agravează.
Pentru a testa noua terapie, cercetătorii au folosit șoareci genetic modificați care dezvoltă niveluri ridicate de amiloid-β și un declin cognitiv progresiv similar cu boala Alzheimer la oameni.
Animalele au primit doar 3 doze de nanoparticule. Efectele s-au observat rapid.
„Doar o oră după injectare, am observat o reducere de 50-60% a cantității de Aβ din creier,” explică Junyang Chen.
Rezultatele pe termen lung au fost și mai dramatice. Cercetătorii au monitorizat animalele timp de câteva luni, utilizând teste comportamentale și de memorie care acoperă diferite etape ale progresiei bolii.
Într-un experiment, cercetătorii au tratat un șoarece de 12 luni (echivalentul unui om de 60 de ani) și l-au evaluat șase luni mai târziu. La acel moment, animalul era comparabil cu un om de 90 de ani. Cu toate acestea, comportamentul său era similar cu cel al unui animal sănătos, fără semne de declin asociate cu Alzheimer.
„Efectul pe termen lung provine din restaurarea vasculaturii cerebrale. Credem că funcționează ca o cascadă: atunci când speciile toxice, cum ar fi amiloid-β (Aβ), se acumulează, boala progresează. Dar odată ce vasculatura își recâștigă funcția, începe să elimine Aβ și alte molecule dăunătoare, permițând întregului sistem să își recupereze echilibrul. Ceea ce este remarcabil este că nanoparticulele noastre acționează ca un medicament și par să activeze un mecanism de feedback care readuce această cale de eliminare la niveluri normale,” a declarat Giuseppe Battaglia.
Un aspect major al studiului a fost o proteină numită LRP1, care funcționează precum un sistem de transport molecular la bariera hematoencefalică. În mod normal, LRP1 recunoaște amiloid-β, se leagă de acesta și îl transportă din creier în sânge pentru eliminare.
Însă procesul este delicat. Dacă LRP1 se leagă prea puternic de amiloid-β, mecanismul de transport devine supraîncărcat și se defectează. Dacă interacțiunea este prea slabă, eliminarea deșeurilor nu se desfășoară eficient. În ambele cazuri, amiloid-β începe să se acumuleze în creier.
Nanoparticulele supramoleculare au fost concepute pentru a imita moleculele naturale care interacționează cu LRP1. Astfel, particulele par să „reseteze” sistemul de transport, permițând amiloid-β să iasă din creier.
Cercetătorii afirmă că această strategie diferă de multe terapii tradiționale pentru Alzheimer, deoarece se concentrează pe repararea infrastructurii proprii a creierului, în loc să atace pur și simplu plăcile direct.
Această idee a câștigat avânt în ultimii ani. Oamenii de știință consideră din ce în ce mai mult Alzheimerul o boală neurologică și vasculară, în care fluxul sanguin perturbat și deteriorarea barierei hematoencefalice contribuie la răspândirea proteinelor toxice.
Majoritatea abordărilor din nanomedicină folosesc nanoparticule ca vehicule de livrare pentru a transporta medicamente în organism. În acest caz, nanoparticulele însăși constituie terapia.
Echipa de cercetare a creat particulele utilizând un proces de inginerie moleculară de tip bottom-up, care le-a permis să controleze cu precizie dimensiunea și numărul de liganzi de pe suprafața acestora. Această precizie a ajutat particulele să interacționeze cu receptorii de pe membranele celulare într-un mod foarte specific.
Prin influențarea modului în care acești receptori se mișcă și funcționează, nanoparticulele au îmbunătățit eliminarea amiloid-β și au ajutat la restabilirea activității mai sănătoase a vaselor de sânge din creier.
Cercetătorii consideră că această abordare ar putea eventual să completeze alte tratamente pentru Alzheimer, inclusiv medicamentele anti-amiloid. Una dintre cele mai mari provocări cu care se confruntă terapiile actuale este de a livra suficient medicament peste bariera hematoencefalică în mod sigur și eficient.
Alte tehnologii experimentale explorează de asemenea modalități de a depăși această provocare, inclusiv sisteme de livrare bazate pe ultrasunete, molecule „shuttle” pentru creier și platforme suplimentare de nanoparticule concepute pentru a traversa bariera mai eficient.
Deși descoperirile sunt promițătoare, cercetarea se află în
