Investigadores desarrollan una técnica para abrir con precisión la barrera hematoencefálica en ratones
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Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland han desarrollado una técnica en animales de laboratorio para abrir la barrera hematoencefálica de manera consistente y reproducible . Esta barrera sirve como una barricada que protege el cerebro del mundo exterior bloqueando ciertas toxinas ambientales, pero también evita que las terapias farmacológicas alcancen sus objetivos previstos. La nueva técnica se basa en un procedimiento de rutina para eliminar los coágulos de las arterias cerebrales de los pacientes. Este avance fue realizado por Piotr Walczak, MD, Ph.D., Profesor de Radiología de Diagnóstico y Medicina Nuclear en la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland, y Miroslaw Janowski, MD, Ph.D., Profesor Asociado de Radiología de Diagnóstico y Medicina Nuclear. en la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland.
El equipo publicó su procedimiento detallado el 13 de diciembre de 2021 en Nature Protocols. Su artículo esencialmente proporciona una hoja de ruta para que otros investigadores desarrollen y prueben nuevas terapias para enfermedades cerebrales. La esperanza es que los investigadores utilicen este procedimiento para tratamientos contra el cáncer de cerebro, trastornos neurológicos como la epilepsia, enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson, o incluso enfermedades mentales. Los investigadores dicen que la técnica se puede aplicar potencialmente junto con los últimos descubrimientos médicos, como la edición del genoma o la terapia génica para tratar cánceres incurables.
El procedimiento utiliza imágenes por resonancia magnética (IRM), que proporciona retroalimentación en en tiempo real, para controlar en qué parte del cerebro se abre la puerta de la barrera hematoencefálica, lo que permite que los materiales pasen a espacios que normalmente están excluidos.
Los investigadores abren con precisión la barrera hematoencefálica en ratones para permitir un contraste de imágenes agente para pasar. Crédito: Piotr Walczak y Miroslaw Janowski
«Decenas de radiólogos intervencionistas de todo el mundo utilizan varios dispositivos sofisticados en las arterias para realizar tareas estándar de plomería en el cerebro humano, como aneurismas o accidentes cerebrovasculares. Si hay una fuga, la reparan. Si hay una se obstruyen, lo bombean. Esta ruta también podría usarse para administrar medicamentos, pero la técnica no se había perfeccionado en ratones y otros animales de laboratorio», dijo el autor principal del estudio, el Dr. Walczak. «Dado que la mayoría de las investigaciones preclínicas comienzan con ratones, era esencial mostrar cómo realizar este procedimiento correctamente en estos animales, de modo que los científicos de todo el mundo puedan usarlo para que sus medicamentos lleguen al cerebro. Algunos de estos medicamentos en última instancia, aterrizan en los pacientes como tratamientos que benefician a la sociedad».
A lo largo de los años, algunos científicos intentaron introducir fármacos en el cerebro de animales de laboratorio utilizando otras rutas, como inyectar directamente en el cerebro o en el líquido que rodea el cerebro.
«Los investigadores no tenían forma de saber si el fármaco llegaba a donde se suponía que debía ir en el momento del experimento y algunos investigadores encontraron que el procedimiento no era seguro en animales», dijo el coautor, el Dr. Janowski, y codirector con el Dr. Walczak del Programa de neurointervenciones guiadas por imágenes.
Para su técnica específica de inyección guiada por resonancia magnética, los investigadores anestesiaron a un ratón e insertaron quirúrgicamente el catéter en el cuello en la arteria carótida que corre al cerebro (en las personas, utilizan una arteria en la ingle o la mano sin necesidad de cirugía). Luego, pusieron el ratón en la máquina de resonancia magnética y realizaron una exploración, mientras que una bomba controlaba con precisión la velocidad de inyección. Para abrir la barrera hematoencefálica, los investigadores usaron una solución de manitol (un tipo de azúcar, una sustancia de bajo costo que actualmente se usa en pacientes para otros tratamientos) que esencialmente succiona el líquido de las células en las paredes de los vasos sanguíneos, abriendo los sellos entre estas células. Antes de abrir la barrera, infundieron el agente de contraste gadolinio utilizado en procedimientos médicos humanos a través del catéter en la arteria, lo que les permitió ver si el material inyectado llegaba a su destino correcto. Si la inyección no funcionaba, ajustaban los parámetros. Una vez optimizadas las condiciones, abrieron la barrera en esa zona del cerebro. Utilizaron este enfoque en varios otros estudios dirigidos a medicamentos biotecnológicos, como anticuerpos, para el cerebro. Ahora, los investigadores esperan que su protocolo detallado ayude a otros investigadores a administrar el fármaco de su elección en los cerebros de sus modelos de ratones favoritos y, finalmente, ayudar a los pacientes.
«Los procedimientos arteriales generalmente se guían mediante métodos de imágenes de rayos X, y eso solo te permite ver el mapa de las carreteras en el cerebro, pero estos mapas no son lo suficientemente detallados si necesitas ir más allá de las carreteras secundarias para llegar al bosque de las células cerebrales», dijo el Dr. Janowski. «Creemos que al agregar la resonancia magnética, cerramos la brecha, tanto en los estudios con animales como en el futuro en los ensayos clínicos, al proporcionar el nivel de precisión necesario para abrir la puerta al cerebro para los medicamentos».
< El decano de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland, E. Albert Reece, MD, Ph.D., MBA, vicepresidente ejecutivo de asuntos médicos y profesor distinguido John Z. y Akiko K. Bowers, dijo: "Perfeccionar la ciencia básica técnicas como esta son clave para sentar las bases para avanzar en las opciones de tratamiento para las muchas enfermedades del cerebro. A veces, para avanzar en la investigación clínica, primero tenemos que volver a lo básico".
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Los estudios con ratones muestran que una vía mínimamente invasiva puede administrar fármacos al cerebro con precisión Más información: Chengyan Chu et al, Apertura de la barrera hematoencefálica hiperosmolar mediante inyección intraarterial de manitol hiperosmótico en ratones bajo guía de MRI en tiempo real, Nature Protocols (2021). DOI: 10.1038/s41596-021-00634-x Información de la revista: Nature Protocols
Proporcionado por la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland Cita: Los investigadores desarrollan una técnica para abrir con precisión the blood-brain barrier in mice (2022, 31 de enero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-01-technique-precisely-blood-brain-barrier-mice.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.