Pankaj Karande (in foto), un assistente professore dell'Istituto di ingegneria chimica e biologica del Rensselaer Polytechnic, fa parte di una nuova generazione di scienziati e ingegneri che sviluppano nuove ed stimolanti tecniche per il trattamento di alcune malattie del cervello più complesse, tra cui l'Alzheimer, Parkinson, trauma cranico e il cancro al cervello. La sua ricerca ha già suscitato l'interesse della Goldhirsh Foundation ed ora ha raccolto il sostegno di Alzheimer Association con altri $ 80.000 in finanziamento della ricerca.
La ricerca di Karande cerca di aprire la protezione e le barriere naturali che esistono nel cervello per consentire la somministrazione mirata di farmaci al cervello. Tali sistemi di somministrazione dei farmaci potrebbero limitare gli effetti collaterali riferiti dai pazienti quando usano i farmaci esistenti per il trattamento di malattie del cervello, aumentando l'efficacia dei trattamenti farmacologici attuali, portando allo sviluppo di nuovi farmaci, e potrebbero persino consentire ai farmaci che precedentemente hanno fallito in studi clinici di essere riconsiderati utilizzando nuovi metodi di erogazione.
"Puoi avere i migliori e più promettenti farmaci, ma se non vanno dove ce n'è bisogno, allora non saranno efficaci", ha detto Karande. "Ci sono un sacco di nuove scoperte nello sviluppo del farmaco, anche correlate al trattamento del morbo di Alzheimer. Non c'è un problema di scoperta di nuovi farmaci; la sfida è davvero la somministrazione dei farmaci".
Il problema con la somministrazione di farmaci al cervello è che il cervello è straordinariamente bravo a tenere fuori le sostanze estranee. Il principale ostacolo all'ingresso è chiamata barriera sangue-cervello. I vasi sanguigni all'interno del cervello sono rivestiti con cellule simili al "Velcro" che si incastrano così strettamente che a ben poco è permesso di passare attraverso. Ma il passaggio non è impossibile, secondo Karande. "Ci sono più vasi sanguigni nel cervello che in qualsiasi altra parte del corpo. Le linee di alimentazione ci sono, abbiamo solo bisogno di capire come aprirle".
L'ipotesi di Karande è che la chiave per l'apertura di questi percorsi nel cervello possono essere trovata all'interno del mondo naturale. Egli utilizzerà questi nuovi finanziamenti di ricerca per studiare come alcuni patogeni naturali attraversano la barriera sangue-cervello, e come può sviluppare piccole molecole sintetiche che simulano la stessa otturazione sangue-cervello. L'obiettivo finale della ricerca è lo sviluppo di piccole molecole che agiscono come "cunei chimici", che "siedono" su punti di giunzione del Velcro all'interno dei vasi sanguigni del cervello per impedire loro di chiudersi e consentendo dolcemente di muovoere il farmaco attraverso il sistema. La sua ricerca mira a sviluppare un metodo chimico per aprire la barriera emato-encefalica che è dolce, ma anche rapidamente reversibile.
La nuova tecnica non sarebbe senza rischio, ma il beneficio di una tale terapia sarebbe ampio, secondo Karande. "La sfida più importante sarà il modo in cui controllare tutto questo," ha detto. "Vogliamo aprire delicatamente le giunzioni nel cervello, permettendo loro di rimanere aperte per un breve periodo di tempo durante il pasaggio di un farmaco, e poi richiuderle prima che qualsiasi altro materiale potenzialmente dannoso la possa attraversare."
Il risultato sarebbe una consegna molto più mirata di farmaci al cervello. Attualmente, alcuni dei farmaci più ampiamente somministrati, usati per le persone affette da malattie cerebrali, attraversano la barriera emato-encefalica, ma solo usando grandi concentrazioni di sostanze chimiche per garantire che solo una piccola frazione del farmaco riuscirà a bypassare la stretto barriera. Un esempio di questo è il farmaco comune per il Parkinson L-DOPA, che viene usato per curare con successo migliaia di persone, ma a costo di effetti collaterali notevoli a causa l'elevata quantità di farmaco necessario per raggiungere il cervello, secondo Karande. Egli spera che il suo successo della ricerca permetterà a farmaci come la L-DOPA e altri di essere utilizzati in modo più efficiente all'interno del corpo.
"Vogliamo saturare il cervello con un trattamento farmacologico", ha detto. Tale saturazione nel cervello potrebbe ridurre la presenza del farmaco in altri organio sistemi sani e ridurre gli effetti collaterali. Potrebbe anche aprire la strada a farmaci completamente nuovi, secondo Karande. "Ciò che è benefico per il cervello può infatti essere tossico per altri organi all'interno del corpo," ha detto. "Potremmo mirare solo al cervello con queste tecniche." Tale trattamento mirato potrebbe anche consentire alle aziende farmaceutiche di riprendere in considerazione farmaci che sono stati abbondonati durante il processo di scoperta di nuovi farmaci a causa della tossicità per il resto del corpo.
Karande inizierà la sua ricerca utilizzando colture di cellule a elevato volume di trasmissione per studiare come le diverse sostanze chimiche modificano la struttura delle interfacce di tipo velcro all'interno delle cellule. Continuerà inoltre la sua indagine di come molecole naturali diverse come ad esempio il virus Herpes e le tossine batteriche attraversano la barriera emato-encefalica.
Karande è entrato alla facoltà del Rensselaer nel 2008, a seguito dell'ottenimento della prestigiosa borsa di studio post-dottorato in oncologia molecolare Anna Fuller al Massachusetts Institute of Technology (MIT), Centro per la Ricerca sul Cancro. Ha conseguito il dottorato in ingegneria chimica presso la University of California, Santa Barbara.
Per ulteriori informazioni sulla ricerca di Karande al Rensselaer, visitare il sito: http://www.eng.rpi.edu/chme/faculty_details.cfm?facultyID=karanp&type=research
Pubblicato il 7 dicembre 2010 - Contatto: Gabrielle DeMarco, Tel (518) 276-6542, E-mail:
Rensselaer Polytechnic Institute, 7 dicembre 2010
Associazione Alzheimer OdV
