Investigadores identifican como la enfermedad neurológica Niemann-Pick tipo A altera las vías naturales de entrada de moléculas al cerebro e identificaron las más activas y propensas a ser utilizadas con nanopartículas, capaces de suministrar fármacos.
Estos hallazgos abren la puerta a mejorar tratamientos actuales para las enfermedades neurológicas, y a desarrollar nuevos, basados en el uso de nanopartículas como «caballos de Troya» para introducir fármacos en el cerebro a través de las nuevas vías identificadas.
La barrera hematoencefálica protege el cerebro de la entrada de moléculas tóxicas, pero del mismo modo, también dificulta la entrada y los efectos terapéuticos de la mayoría de los fármacos. Así, la administración de terapias al cerebro sigue siendo un gran reto, y aunque se han intentado muchas estrategias para cruzarla, no se ha tenido mucho éxito en el transporte de grandes moléculas, como enzimas y otras proteínas. En este contexto, la nanomedicina está buscando formas de explotar las rutas naturales de transporte a través de esta barrera, pero se desconoce cómo éstas se ven afectadas durante una enfermedad neurológica, lo que dificulta el diseño de tratamientos eficaces.
Ahora, investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), en colaboración con el Instituto de Investigación en Biociencia y Biotecnología de la Universidad de Maryland, en Estados Unidos, han observado cómo una enfermedad neurológica altera las rutas naturales de transporte entre el sistema circulatorio, es decir la sangre, y el cerebro. Examinando tres de estas rutas, identificaron cuáles son más activas para el diseño de nanopartículas capaces de hacer llegar fármacos al cerebro. Los resultados se han publicado recientemente en el Journal of Controlled Release.
Atravesando la barrera hematoencefálica durante la enfermedad
Los investigadores del IBEC y sus colaboradores se centraron en un mecanismo de transporte conocido como transcitosis, en el que una molécula atraviesa la barrera hematoencefálica pasando por el interior de sus células endoteliales, la capa celular protectora que rodea el cerebro. El objetivo es explotar este transporte transcelular para provocar la entrada efectiva de fármacos al cerebro.
En el estudio analizaron cómo una enfermedad neurológica influye en tres vías diferentes de las rutas de transcitosis, para así identificar la (s) más adecuadas para una eventual terapia. Se trata de la enfermedad de Niemann Pick tipo A, actualmente intratable. Aparece en recién nacidos y bebés y se caracteriza por un metabolismo anormal de las grasas (lípidos), que acaban por acumularse en órganos vitales como el hígado, los pulmones y, principalmente, el cerebro.
Esta enfermedad se incluye en un grupo de más de 60 trastornos metabólicos hereditarios, denominados trastornos de almacenamiento lisosómico (TLS), la mayoría sin tratamiento hasta la fecha. El sistema nervioso de los pacientes se deteriora progresivamente, provocando una elevada mortalidad a los pocos meses o años de vida. Además, se sabe que algunos de estos defectos metabólicos están asociados a enfermedades neurológicas comunes y crónicas como el Parkinson, que afecta a más de 10 millones de personas en todo el mundo, con un coste de 10.000-20.000 euros anuales por paciente en Europa.
Las rutas adecuadas identificadas y las plataformas nanotecnológicas diseñadas para explotarlas ofrecen una nueva oportunidad para reformular terapias que antes no podían entrar en el cerebro para el tratamiento de estas afecciones
Silvia Muro (IBEC), investigadora principal del estudio.
Los lisosomas son conocidos como los «contenedores de reciclaje» de las células de nuestro cuerpo, incluidas las neuronas, ya que su función principal es procesar el material no deseado para convertirlo en sustancias que la célula pueda utilizar o desechar, rompiéndolo y modificándolo con enzimas. Si una o varias enzimas son defectuosas (debido a mutaciones genéticas), un exceso de productos “no deseados” se acumula en la célula de forma deletérea.
Aplicando técnicas punteras como la microscopía confocal, la radiotracción y la nanotecnología para analizar tejido cerebral post mortem de pacientes y modelos animales, así como modelos celulares de la barrera hematoencefálica, los investigadores pudieron identificar cuál de las tres rutas examinadas estaba alterada por la enfermedad y seleccionar la mejor vía de transporte de moléculas, y potencialmente fármacos, a través de la barrera hematoencefálica.
Nanotransportadores para transportar fármacos
La identificación de las mejores rutas para cruzar la barrera hematoencefálica durante una enfermedad neurológica facilitará el desarrollo de nuevos enfoques de tratamiento en que los fármacos podrán atravesar esa barrera de forma más efectiva a través de la transitosis. Aquí entran en juego los nanotransportadores, herramientas de nanomedicina que pueden utilizarse en una estrategia de “caballo de Troya molecular”, ya que pueden cargarse con una variedad de fármacos, protegerlos del entorno, y llevarlos de forma segura hasta el interior del cerebro.
El diseño eficaz de los nanotransportadores enfocados a terapias para el cerebro puede guiar futuras intervenciones terapéuticas para el tratamiento de la enfermedad de Niemann-Pick tipo A, otras LSD, y podría extenderse fácilmente al tratamiento de las enfermedades de Alzheimer y Parkinson.
Artículo de referencia: 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
