Investigadors identifiquen com la malaltia neurològica Niemann-Pick tipus A altera les vies naturals d’entrada de molècules al cervell i van identificar les més actives i propenses a ser utilitzades amb nanopartícules, capaces de subministrar fàrmacs.
Aquestes troballes obren la porta a millorar tractaments actuals per a les malalties neurològiques, i a desenvolupar-ne de noves, basades en l’ús de nanopartícules com a “cavalls de Troia” per introduir fàrmacs al cervell a través de les noves vies identificades.
La barrera hematoencefàlica protegeix el cervell de l’entrada de molècules tòxiques, però també dificulta l’entrada i els efectes terapèutics de la majoria dels fàrmacs. Així, l’administració de teràpies al cervell continua sent un gran repte, i encara que s’han intentat moltes estratègies per creuar-la, no s’ha tingut gaire èxit en el transport de grans molècules, com ara enzims i altres proteïnes. En aquest context, la nanomedicina està buscant maneres d’explotar les rutes naturals de transport a través d’aquesta barrera, però es desconeix com es veuen afectades durant una malaltia neurològica, cosa que dificulta el disseny de tractaments eficaços.
Ara, investigadors de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), en col·laboració amb l’Institut de Recerca en Biociència i Biotecnologia de la Universitat de Maryland, als Estats Units, han observat com una malaltia neurològica altera les rutes naturals de transport entre el sistema circulatori, és a dir la sang, i el cervell. Examinant tres d’aquestes rutes, van identificar quines són més actives per al disseny de nanopartícules capaces de fer arribar fàrmacs al cervell. Els resultats s’han publicat recentment al Journal of Controlled Release.
Creuant la barrera hematoencefàlica durant la malaltia
Els investigadors de l’IBEC i els seus col·laboradors es van centrar en un mecanisme de transport conegut com a transcitosi, en què una molècula travessa la barrera hematoencefàlica passant per l’interior de les seves cèl·lules endotelials, la capa cel·lular protectora que envolta el cervell. L’objectiu és explotar aquest transport transcel·lular per provocar l’entrada efectiva de fàrmacs al cervell.
A l’estudi van analitzar com una malaltia neurològica influeix en tres vies diferents de les rutes de transcitosi, per així identificar la(es) més adequades per a una eventual teràpia. Es tracta de la malaltia de Niemann Pick tipus A, actualment intractable. Apareix en nadons i joves i es caracteritza per un metabolisme anormal dels greixos (lípids), que acaben acumulant-se en òrgans vitals com el fetge, els pulmons i, principalment, el cervell.
Aquesta malaltia s’inclou en un grup de més de 60 trastorns metabòlics hereditaris, anomenats trastorns d’emmagatzematge lisosòmic (TLS), la majoria sense tractament fins ara. El sistema nerviós dels pacients es deteriora progressivament, provocant una mortalitat elevada al cap de pocs mesos o anys de vida. A més, se sap que alguns d’aquests defectes metabòlics estan associats a malalties neurològiques comunes i cròniques com el Parkinson, que afecta més de 10 milions de persones a tot el món, amb un cost de 10.000-20.000 euros anuals per pacient a Europa.
Les rutes adequades identificades i les plataformes nanotecnològiques dissenyades per explotar-les ofereixen una nova oportunitat per reformular teràpies que abans no podien entrar al cervell per al tractament d’aquestes afeccions.
Silvia Muro (IBEC), investigadora principal de l’estudi
Els lisosomes són coneguts com els “contenidors de reciclatge” de les cèl·lules del nostre cos, incloses les neurones, ja que la seva funció principal és processar el material no desitjat per convertir-lo en substàncies que la cèl·lula pugui utilitzar o rebutjar, trencant-lo i modificant-lo amb enzims. Si un o diversos enzims són defectuosos (a causa de mutacions genètiques), un excés de productes “no desitjats” s’acumula a la cèl·lula de forma deletèria.
Aplicant tècniques capdavanteres com la microscòpia confocal, la radiotracció i la nanotecnologia per analitzar teixit cerebral post mortem de pacients i models animals, així com models cel·lulars de la barrera hematoencefàlica, els investigadors van poder identificar quina de les tres rutes examinades estava alterada per la malaltia i seleccionar la millor per al transport de molècules, i potencialment fàrmacs, a través de la barrera hematoencefàlica.
Nanotransportadors per transportar fàrmacs
La identificació de les millors rutes per creuar la barrera hematoencefàlica durant una malaltia neurològica facilitarà el desenvolupament de nous enfocaments de tractament en què els fàrmacs podran travessar aquesta barrera de manera més efectiva a través de la transitosi. Aquí entren en joc els nanotransportadors, eines de nanomedicina que es poden utilitzar en una estratègia de “cavall de Troia molecular”, ja que es poden carregar amb una varietat de fàrmacs, protegir-los de l’entorn, i portar-los de manera segura fins a l’interior del cervell.
El disseny eficaç dels nanotransportadors enfocats a teràpies per al cervell pot guiar futures intervencions terapèutiques per al tractament de la malaltia de Niemann-Pick tipus A, altres LSD, i es podria estendre fàcilment al tractament de les malalties d’Alzheimer i Parkinson.
Article de referència: Melani Solomon, Maximilian Loeck, Marcelle Silva-Abreau, Ronaldo Moscoso, Ronelle Bautista, Marco Vigo, Silvia Muro. Altered blood-brain barrier transport of nanotherapeutics in lysosomal storage diseases. Journal of Controlled Release
