Sistema de administración de fármacos mediante nanopartículas desarrollado para tratar trastornos cerebrales
Crédito: Pixabay/CC0 Dominio público
En las últimas décadas, los investigadores identificaron vías biológicas que conducen a enfermedades neurodegenerativas y desarrollaron agentes moleculares prometedores para atacarlas. Sin embargo, la traducción de estos hallazgos en tratamientos clínicamente aprobados ha progresado a un ritmo mucho más lento, en parte debido a los desafíos que enfrentan los científicos para administrar terapias a través de la barrera hematoencefálica (BBB) y en el cerebro. Para facilitar la administración exitosa de agentes terapéuticos al cerebro, un equipo de bioingenieros, médicos y colaboradores del Brigham and Women’s Hospital y el Boston Children’s Hospital crearon una plataforma de nanopartículas, que puede facilitar la administración terapéuticamente eficaz de agentes encapsulados en ratones con una brecha física o BBB intacto. En un modelo de ratón con lesión cerebral traumática (TBI), observaron que el sistema de administración mostraba tres veces más acumulación en el cerebro que los métodos convencionales de administración y también era terapéuticamente efectivo, lo que podría abrir posibilidades para el tratamiento de numerosos trastornos neurológicos. Los hallazgos fueron publicados en Science Advances.
Los enfoques desarrollados anteriormente para administrar terapias en el cerebro después de una TBI se basan en el corto período de tiempo después de una lesión física en la cabeza, cuando la BBB se rompe temporalmente. Sin embargo, después de que se repara la BBB en unas pocas semanas, los médicos carecen de herramientas para la administración eficaz de fármacos.
«Es muy difícil administrar agentes terapéuticos de moléculas grandes y pequeñas a través de la BBB», dijo el autor correspondiente Nitin. Joshi, Ph.D., bioingeniero asociado del Centro de Nanomedicina del Departamento de Anestesiología, Medicina Perioperatoria y del Dolor de Brigham. «Nuestra solución fue encapsular agentes terapéuticos en nanopartículas biocompatibles con propiedades de superficie diseñadas con precisión que permitirían su transporte terapéuticamente efectivo al cerebro, independientemente del estado de la BBB».
La tecnología podría permitir a los médicos tratar lesiones secundarias asociadas con TBI que pueden conducir a la enfermedad de Alzheimer, Parkinson y otras enfermedades neurodegenerativas, que pueden desarrollarse durante los meses y años siguientes una vez que la BBB se ha curado.
«Para poder administrar agentes a través de la BBB en la ausencia de inflamación ha sido algo así como un santo grial en el campo», dijo el coautor principal Jeff Karp, Ph.D., del Departamento de Anestesiología, Medicina Perioperatoria y del Dolor de Brigham. «Nuestro enfoque radicalmente simple es aplicable a muchos trastornos neurológicos en los que se desea la administración de agentes terapéuticos al cerebro».
Rebekah Mannix, MD, MPH, de la División de Medicina de Emergencia del Boston Children’s Hospital y co -autor principal del estudio, enfatizó además que la BBB inhibe la entrega de agentes terapéuticos al sistema nervioso central (SNC) para una amplia gama de enfermedades agudas y crónicas. «La tecnología desarrollada para esta publicación podría permitir la entrega de una gran cantidad de medicamentos diversos, incluidos antibióticos, agentes antineoplásicos y neuropéptidos», dijo. «Esto podría cambiar las reglas del juego para muchas enfermedades que se manifiestan en el SNC».
La terapia utilizada en este estudio fue una pequeña molécula de ARN de interferencia (siARN) diseñada para inhibir la expresión de la proteína tau, que Se cree que juega un papel clave en la neurodegeneración. El poli(ácido láctico-co-glicólico) o PLGA, un polímero biodegradable y biocompatible utilizado en varios productos existentes aprobados por la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU., se utilizó como material base para las nanopartículas. Los investigadores diseñaron y estudiaron sistemáticamente las propiedades superficiales de las nanopartículas para maximizar su penetración a través de la BBB intacta y sin daños en ratones sanos. Esto condujo a la identificación de un diseño único de nanopartículas que maximizó el transporte del siRNA encapsulado a través de la BBB intacta y mejoró significativamente la captación por parte de las células cerebrales.
Se observó una reducción del 50 por ciento en la expresión de tau en Ratones TBI que recibieron ARNip anti-tau a través del novedoso sistema de administración, independientemente de que la formulación se infundiera dentro o fuera de la ventana temporal de BBB incumplida. Por el contrario, tau no se vio afectada en ratones que recibieron el siRNA a través de un sistema de administración convencional.
«Además de demostrar la utilidad de esta nueva plataforma para la administración de fármacos en el cerebro, este informe establece por primera vez tiempo que se puede aprovechar la modulación sistemática de la química de la superficie y la densidad del recubrimiento para ajustar la penetración de las nanopartículas a través de las barreras biológicas con unión estrecha», dijo el primer autor Wen Li, Ph.D., del Departamento de Anestesiología, Medicina Perioperatoria y del Dolor.
Además de apuntar a tau, los investigadores tienen estudios en curso para atacar objetivos alternativos utilizando la nueva plataforma de entrega.
«Para la traducción clínica, queremos mirar más allá de tau para validar que nuestro sistema es susceptible a otros objetivos», dijo Karp. «Usamos el modelo de TBI para explorar y desarrollar esta tecnología, pero esencialmente cualquier persona que estudie un trastorno neurológico podría encontrar este trabajo beneficioso. Ciertamente tenemos mucho trabajo por delante, pero creo que esto nos brinda un impulso significativo para avanzar hacia múltiples objetivos terapéuticos. y estar en condiciones de avanzar hacia las pruebas en humanos».
Explore más
Mejora de la administración de fármacos para el tratamiento de tumores cerebrales Más información: Administración independiente de fisiopatología de BBB de siRNA en lesiones cerebrales traumáticas, Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.abd6889 Información de la revista: Science Advances
Proporcionado por Brigham and Women’s Hospital Cita: Sistema de administración de fármacos con nanopartículas desarrollado para tratar trastornos cerebrales (2021 , 1 de enero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-nanoparticle-drug-delivery-brain-disorders.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.