Ricerche

Negli ultimi decenni, i ricercatori hanno identificato i percorsi biologici che conducono alle malattie neurodegenerative e hanno sviluppato agenti molecolari promettenti per puntarle. Tuttavia, la traduzione di questi risultati in trattamenti clinicamente approvati è progredito ad un tasso molto più lento, e una parte dell'insuccesso è causato delle sfide che gli scienziati devono affrontare nel portare le terapie oltre la barriera emato-encefalica (BBB, brain-blood barrier) ​​e nel cervello.

Per riuscire a consegnare gli agenti terapeutici al cervello, un team di bioingegneri, medici e collaboratori del Brigham and Women's Hospital e del Boston Children's Hospital hanno creato una piattaforma di nanoparticelle, che può facilitare una consegna terapeuticamente efficace di agenti incapsulati nei topi con una BBB rotta fisicamente o intatta.

In un modello di topo con lesione cerebrale traumatica (TBI), hanno osservato che il sistema di consegna ha mostrato un accumulo tre volte maggiore nel cervello rispetto ai metodi convenzionali di consegna ed è stato terapeuticamente efficace, il che potrebbe aprire delle possibilità di trattamento per numerosi disturbi neurologici. I risultati sono stati pubblicati su Science Advances.

Gli approcci sviluppati in precedenza per portare le terapie nel cervello dopo una TBI si basano sulla breve finestra di tempo dopo la lesione fisica alla testa, quando la BBB è temporaneamente lesionata. Tuttavia, dopo che la BBB si è riparata dopo poche settimane, i medici non hanno strumenti per una consegna efficace dei farmaci.

"È molto difficile portare oltre la BBB gli agenti terapeutici a molecole piccole e grandi", ha detto l'autore senior Nitin Joshi PhD, bioingegnere del Brigham. "La nostra soluzione è stata di incapsulare agenti terapeutici in nanoparticelle biocompatibili con proprietà superficiali progettate con precisione che consentono un trasporto terapeuticamente efficace nel cervello, indipendentemente dallo stato della BBB".

La tecnologia potrebbe consentire ai medici di trattare le ferite secondarie associate alla TBI che può portare all'Alzheimer, al Parkinson e ad altre malattie neurodegenerative, che possono svilupparsi mesi o anni dopo che la BBB è guarita.

"Essere in grado di consegnare agenti attraverso la BBB in assenza di infiammazione era un po' il Santo Graal nel campo", ha detto il coautore senior Jeff Karp PhD, del Brigham. "Il nostro approccio radicalmente semplice è applicabile a molti disturbi neurologici in cui si devono introdurre agenti terapeutici nel cervello".

Rebekah Mannix MD/MPH, del Boston Children's Hospital e coautrice senior sullo studio, ha ulteriormente sottolineato che la BBB inibisce la consegna di agenti terapeutici al sistema nervoso centrale (CNS) in una vasta gamma di malattie acute e croniche: "La tecnologia sviluppata per questa ricerca potrebbe consentire la consegna di un gran numero di farmaci diversi, come antibiotici, agenti antineoplastici e neuropeptidi. Questo potrebbe essere un cambiamento radicale per molte malattie che si manifestano nel CNS".

Il terapeutico usato in questo studio è una piccola molecola interferente dell'RNA (siRNA, small interfering RNA) progettata per inibire l'espressione della proteina tau, che si ritiene abbia un ruolo chiave nella neurodegenerazione. È stato usato l'acido poly-lactic-co-glycolic (PLGA), un polimero biodegradabile e biocompatibile usato in diversi prodotti esistenti approvati dalla FDA, come materiale di base per le nanoparticelle.

I ricercatori hanno progettato sistematicamente e studiato le proprietà superficiali delle nanoparticelle per massimizzare la loro penetrazione attraverso la BBB intatta, non danneggiata, nei topi sani. Ciò ha portato a identificare un disegno unico di nanoparticelle che massimizza il trasporto del siRNA incapsulato attraverso la BBB intatta e migliora significativamente l'assorbimento dalle cellule cerebrali.

È stata osservata una riduzione del 50% dell'espressione di tau nei topi TBI che hanno ricevuto l'anti-tau siRNA attraverso il nuovo sistema di consegna, con una formulazione infusa sia all'interno che all'esterno della finestra temporanea della BBB rotta. Al contrario, la tau non è stata influenzata nei topi che hanno ricevuto il siRNA attraverso un sistema di consegna convenzionale.

"Oltre a dimostrare l'utilità di questa nuova piattaforma per la consegna di farmaci nel cervello, questa ricerca stabilisce per la prima volta che si può sfruttare la modulazione sistematica della chimica superficiale e della densità del rivestimento per sintonizzare la penetrazione delle nanoparticelle attraverso le barriere biologiche con giunzioni strette", ha detto la prima autrice Wen Li PhD, del Brigham.

Oltre a puntare la tau, i ricercatori hanno studi in corso per attaccare obiettivi alternativi con la nuova piattaforma di consegna.

"Per la traduzione clinica, vogliamo guardare oltre la Tau per convalidare il nostro sistema come idoneo per altri obiettivi", ha detto Karp. "Abbiamo usato il modello TBI per esplorare e sviluppare questa tecnologia, ma in sostanza chiunque studia un disturbo neurologico potrebbe trovare benefici da questo lavoro, che è certamente incompleto, ma penso che fornisca un significativo slancio per far avanzare più obiettivi terapeutici ed essere nella posizione di andare avanti verso il test umano".