Nuevas partículas de administración de fármacos usan neurotransmisores como «pasaporte» al cerebro

Se demuestra una transferencia exitosa de Cre-recombinasa empaquetada en una nanopartícula lipídica dopada con lipidoide NT cuando la Cre-recombinasa activa la expresión de la proteína fluorescente tdTomato en el células de los ratones mutantes. Las neuronas transfectadas ubicadas en todo el cerebro (aquí se muestra el cerebelo) se iluminan en rojo (barra de escala 100 m) Recuadro: imagen TEM de nanopartículas lipídicas que contienen Cre-recombinasa (barra de escala 0,1 m). Crédito: Qiaobing Xu, Universidad de Tufts

Ingenieros biomédicos de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Tufts han desarrollado diminutas nanopartículas a base de lípidos que incorporan neurotransmisores para ayudar a transportar fármacos, moléculas grandes e incluso proteínas de edición de genes a través de la barrera hematoencefálica y hacia el cerebro en ratones. La innovación, publicada hoy en Science Advances, podría superar muchas de las limitaciones actuales que se encuentran al administrar terapias en el sistema nervioso central y abre la posibilidad de utilizar una amplia gama de terapias que de otro modo no tendrían acceso al cerebro.

«El poder de nuestro método es que es extremadamente versátil y relativamente no disruptivo», dijo Qiaobing Xu, profesor asociado de ingeniería biomédica en la Universidad de Tufts y autor correspondiente del estudio. «Podemos entregar una amplia gama de moléculas empaquetándolas en nanopartículas basadas en lípidos sin modificar químicamente los medicamentos en sí. También podemos lograr la entrega a través de la barrera hematoencefálica sin alterar la integridad de la barrera».

Xu advirtió que se necesitan más estudios y ensayos clínicos para determinar la eficacia y seguridad del método de administración en humanos.

La barrera hematoencefálica consta de una capa de células endoteliales que recubren los vasos sanguíneos en el cerebro y permite que solo un conjunto muy selecto de moléculas pase del torrente sanguíneo al líquido que rodea las neuronas y otras células del cerebro. un desafío permanente en la medicina.

El tratamiento de los trastornos neurodegenerativos, los tumores cerebrales, las infecciones cerebrales y los accidentes cerebrovasculares se ha visto limitado por la dificultad para administrar de forma segura fármacos de molécula pequeña y macromo moléculas, como péptidos y proteínas, en el cerebro. Los enfoques actuales, como la inyección directa o la interrupción de la barrera para que tenga «fugas», están plagados de riesgos, que incluyen infección, daño tisular y neurotoxicidad. El uso de portadores, como virus modificados y anticuerpos monoclonales para transportar la carga al cerebro, tiene limitaciones, incluido el costo de producción y la seguridad. Otros transportadores, como las nanopartículas, las nanocápsulas y los polímeros, se han mostrado prometedores, pero las modificaciones necesarias para garantizar la entrega pueden ser complicadas.

Los autores del estudio aprovecharon el hecho de que ciertos neurotransmisores tienen el «pasaporte» químico necesario. para acceder a todo el cerebro. Al unir una molécula lipídica (similar a la grasa) al neurotransmisor, el NT-lipidoide resultante se puede dopar en nanopartículas lipídicas (LNP), pequeñas burbujas de lípido que pueden encapsular otras moléculas en su interior, en particular fármacos terapéuticos. Los LNP se pueden inyectar por vía intravenosa y llevan los fármacos a la barrera hematoencefálica, mientras que el NT-lipidoide ayuda a los LNP a transportar los fármacos a través de la barrera. Luego, los LNP pueden fusionarse con las neuronas y otras células del cerebro para administrar su carga útil terapéutica.

Usando los LNP con NT-lipidoide, los investigadores administraron con éxito en el cerebro de un ratón:

• un fármaco antifúngico de molécula pequeña, anfotericina B;
• macromoléculas que incluyen un oligonucleótido antisentido Tau, que inhibe la producción de proteína tau relacionada con la enfermedad de Alzheimer; y
• la proteína de edición de genes GFP-Cre.

Los investigadores observaron el efecto de la disminución de la proteína tau, así como evidencia directa de que la proteína de edición de genes entraba en las neuronas. De hecho, esta última fue la primera demostración de la edición del genoma dentro de las neuronas administradas mediante inyección intravenosa, según los investigadores.

Aunque se necesitan más estudios y ensayos clínicos, el método de administración podría ser un avance significativo en términos de comodidad. y una aplicación general para la administración de fármacos al sistema nervioso central. Los investigadores de Tufts descubrieron que la adición del NT-lipidoide a muchas variedades de LNP puede hacerlas permeables a la barrera hematoencefálica. Eso significa que los LNP se pueden optimizar para la longitud y las proporciones de los lípidos para empaquetar fármacos de diferentes tipos, desde moléculas pequeñas hasta ADN y grandes complejos enzimáticos, y luego proporcionar la misma permeabilidad de la barrera hematoencefálica mediante la adición del NT-lipidoide.

«Es simple, eficaz y potencialmente de amplia aplicación: podemos modificar el envase del fármaco y, al agregar el lipidoide NT, es como adjuntar una etiqueta de dirección para la entrega en el cerebro», dijo Feihe Ma, posdoctoral erudito en el laboratorio Xu en Tufts. «Prevemos que eventualmente se podría probar una amplia gama de terapias neurológicas que antes se pensaba que no eran prácticas debido a las limitaciones en la administración», dijo Liu Yang, estudiante de posgrado en el laboratorio de Xu. Ma y Yang son coautores del estudio.

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La nueva tecnología de administración de fármacos con nanoportadores cruza la barrera hematoencefálica Más información: Lipidoides derivados de neurotransmisores (NT-lipidoides) para mejorar la administración cerebral a través de inyecciones intravenosas, Science Advances 2020 24 de julio. DOI: 10.1126/sciadv.abb4429 Información de la revista: Science Advances

Proporcionado por la Universidad de Tufts Cita: Nuevas partículas de administración de fármacos utilizan neurotransmisores como «pasaporte» into the brain (2020, 24 de julio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-drug-delivery-particles-neurotransmitters-passport.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.