El cerebro humano es el órgano más protegido del cuerpo, y con razón.
Para mantener el “centro de control” de nuestro cuerpo a salvo de patógenos y toxinas, el cerebro y la médula espinal se encuentran en una exclusión privilegiada del resto del cuerpo.
Pero esta torre de marfil también plantea una barrera importante para la medicina.
Hoy en día, prácticamente todos los fármacos de moléculas grandes y más del 98 por ciento de los fármacos de moléculas pequeñas en el torrente sanguíneo humano no pueden ingresar al sistema nervioso central debido a una “puerta cerrada” conocida como barrera hematoencefálica.
Los científicos dicen que ahora están más cerca que nunca de pasar de contrabando tratamientos importantes.
Investigadores de la Universidad de Pensilvania han elaborado un modelo simple de la barrera hematoencefálica en el laboratorio, lo que les permite probar los mejores transportadores de fármacos.
Específicamente, el equipo está estudiando la entrega de “paquetes” liposolubles, llamados nanopartículas lipídicas, que pueden atravesar la barrera hematoencefálica y transportar proteínas. anticuerposo incluso ARN mensajero con ellos.
Este envase lipídico es ¿Qué permite la vacuna de ARNm? para COVID-19 entrar también en las células del cuerpo.
Las terapias con ARNm tienen un gran potencial en el tratamiento de enfermedades neurológicas, ya que, en teoría, pueden usarse para reemplazar proteínas faltantes o editar genes defectuosos en el cerebro. Pero primero tenemos que llevarlos allí.
“Nuestro modelo funcionó mejor que otros para cruzar la barrera hematoencefálica y nos ayudó a identificar partículas específicas de órganos que luego validamos en modelos futuros”. explica bioingeniero Michael Mitchell.
“Es una prueba de concepto apasionante que, sin duda, servirá de base para enfoques novedosos para el tratamiento de enfermedades como la lesión cerebral traumática, el accidente cerebrovascular y la Alzheimer“.
Estos tratamientos se necesitan desesperadamente. Excluidos los medicamentos que tratan los trastornos afectivos, como los antidepresivos, algunas estimaciones sugieren que tan sólo el uno por ciento de todos los fármacos disponibles son activos en el sistema nervioso central.
Para sortear la barrera hematoencefálica, algunos medicamentos se inyectan directamente en el cerebro, pero este procedimiento es muy invasivo y el medicamento no se difunde fácilmente por todo el órgano, lo que limita el alcance del tratamiento.
En 2015, Los científicos utilizaron ondas sonoras. permitir que los medicamentos de quimioterapia atraviesen la barrera hematoencefálica por primera vez, estimulando los ensayos clínicos en curso. Pero este estudio más reciente adopta un enfoque diferente.
Los científicos han estado estudiando las nanopartículas de lípidos y su capacidad para administrar medicamentos al cerebro durante años, pero los modelos anteriores no podían medir cuánto ARNm realmente llegaba al sistema nervioso central.
“Pasé meses descubriendo las condiciones óptimas para este nuevo in vitro sistema, incluyendo qué condiciones de crecimiento celular y reporteros fluorescentes usar”, explica la bioingeniera Emily Han.
“Una vez robustas, analizamos nuestra biblioteca de nanopartículas lipídicas y las probamos en modelos animales”.
De las 14 nanopartículas lipídicas que el equipo probó en placas de laboratorio, se seleccionaron cinco para su posterior análisis en ratones vivos.
Estos “paquetes” de medicamentos, etiquetados con marcadores fluorescentes, mostraron un alto transporte a través de la barrera hematoencefálica.
Cuando se inyectó en el torrente sanguíneo de ratones, parte del medicamento generó una señal bioluminiscente en las células cerebrales que los científicos pudieron leer tan pronto como seis horas después.
Aun así, aunque algunas nanopartículas lipídicas lograron atravesar la barrera hematoencefálica, no todos los medicamentos llegaron a las células cerebrales.
Esto sugiere que los investigadores deben ser exigentes a la hora de elegir qué portadores de fármacos elegirán para futuras investigaciones.
Los autores esperan que su nuevo in vitro El modelo ayudará a los científicos a identificar a los mejores candidatos, guiando el desarrollo futuro de tratamientos dirigidos al cerebro.
“Además”, el equipo de UPenn agrega“la plataforma podría rediseñarse para estudiar la liberación de nanopartículas lipídicas hacia y a través de otras barreras biológicas, como la barrera hematoplacentaria, para estudiar enfermedades relacionadas con el embarazo, y la barrera hematorretiniana, para estudiar enfermedades de la retina”.
El estudio fue publicado en Nano letras.