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Estas nuevas nanopart??culas son capaces de administrar f??rmacos atravesando la barrera hematoencef??lica, uno de los mayores impedimentos en el tratamiento de algunas enfermedades neurol??gicas
En las ??ltimas d??cadas, los investigadores han identificado tanto las v??as biol??gicas que conducen al desarrollo de varias enfermedades neurodegenerativas, como algunos agentes moleculares prometedores para ponerles remedio. Sin embargo, la traducci??n de estos hallazgos en tratamientos cl??nicamente probados ha progresado a un ritmo mucho m??s lento, en parte, debido a los desaf??os que enfrentan los cient??ficos para administrar terapias a trav??s de la barrera hematoencef??lica -BHE- un sistema de protecci??n que sirve para controlar y restringir el paso de sustancias t??xicas entre la circulaci??n sangu??nea y el fluido cerebral.
Nuestro cerebro, y por extensi??n todo nuestro sistema nervioso central, es el ??rgano m??s importante de nuestro cuerpo, y por ello est?? fuertemente protegido por el cr??neo, la espina dorsal, adem??s de por 3 membranas conocidas como meninges. La barrera hematoencef??lica, por su parte, es una peque??a capa de c??lulas que recubren los vasos sangu??neos del cerebro, cuya gran impermeabilidad evita intercambio de sustancias entre el cerebro y la sangre. Sin embargo, esta cualidad, m??s all?? de proteger a nuestro ??rgano director de sustancias indeseadas, virus o bacterias, presenta del mismo modo un impedimento para aquellas mol??culas que podr??an tener un efecto beneficioso y terap??utico.
Ahora, para salvar este escollo, un equipo de bioingenieros, m??dicos y colaboradores del Hospital de la Mujer de Brigham y el Hospital Infantil de Boston, han dise??ado una plataforma de nanopart??culas que puede facilitar la administraci??n efectiva de f??rmacos encapsulados en su interior sin da??ar la BHE. Los resultados del hallazgo, ya testado en ratones, se publican esta semana en la revista Science Advances en un art??culo titulado “BBB pathophysiology independent delivery of siRNA in traumatic brain injury”.
As??, en los experimentos realizados, los investigadores demostraron en ratones con lesiones cerebrales traum??ticas, que su sistema era susceptible de proporcionar los f??rmacos necesarios con una mayor eficacia y con hasta 3 veces m??s acumulaci??n de estos en el cerebro de los ratones estudiados; una nueva aplicaci??n de la nanotecnolog??a que podr??a abrir el camino a un modo in??dito de tratar numerosos trastornos neurol??gicos.
Una brecha en la barrera
Hasta el momento, las terapias para el tratamiento tras una lesi??n cerebral traum??tica se fundamentaban en aprovechar el breve per??odo de tiempo despu??s de una lesi??n f??sica en el cual se rompe temporalmente la barrera hematoencef??lica. Sin embargo, una vez la BHE queda reparada por el propio organismo tras unas pocas semanas, los m??dicos carec??an de las herramientas necesarias para la administraci??n eficaz de medicamentos.
“Es muy dif??cil que agentes terap??uticos, tanto mol??culas peque??as como grandes, consigan atravesar la BHE”, explica Nitin Joshi, bioingeniero el Departamento de Anestesiolog??a, Perioperatorio y Medicina del Dolor en el Centro de Nanomedicina del Hospital de Brigham. “Nuestra soluci??n fue encapsular agentes terap??uticos en nanopart??culas biocompatibles con propiedades que permitieran su transporte terap??utico efectivo al cerebro, independientemente del estado de la BHE”, a??ade. Se trata de una tecnolog??a que podr??a permitir a los m??dicos tratar lesiones secundarias asociadas con traumas cerebrales que pueden conducir al desarrollo Alzheimer, Parkinson y otras enfermedades neurodegenerativas, las cuales pueden desarrollarse durante los meses y a??os posteriores a la sanaci??n de la barrera hematoencef??lica.
“Poder administrar agentes a trav??s de la BHE en ausencia de inflamaci??n ha sido algo as?? como un santo grial en nuestro campo”, comenta el autor principal del estudio, Jeff Karp,del Departamento de Anestesiolog??a, Perioperatorio y Medicina del Dolor de la instituci??n de Brigham. “Nuestro enfoque, radicalmente simple, es aplicable a muchos trastornos neurol??gicos cuyo tratamiento depende la administraci??n de agentes terap??uticos directamente al cerebro”, a??ade.
Por su parte, Rebekah Mannix, de la Divisi??n de Medicina de Emergencias del Hospital Infantil de Boston y tambi??n coautora del estudio, enfatiza, adem??s, que “la BHE inhibe la administraci??n de agentes terap??uticos al sistema nervioso central para una amplia gama de enfermedades agudas y cr??nicas, pero que la tecnolog??a desarrollada podr??a permitir la administraci??n de una gran cantidad de medicamentos diversos, incluidos antibi??ticos, agentes antineopl??sicos y neurop??ptidos, lo que podr??a cambiar las reglas del juego para muchas enfermedades que se manifiestan en el sistema nervioso central”.
F??rmacos polizones
Concretamente, el tratamiento utilizado en este estudio fue una peque??a mol??cula del llamado ARN de interferencia -ARNip- dise??ada para inhibir la expresi??n de la prote??na tau, la cual se cree que juega un papel clave en la neurodegeneraci??n. El ARN de interferencia es un tipo especial de ARN de doble cadena entre cuyas funciones se encuentra la de evitar – o silenciar, en el argot de la gen??tica- la expresi??n de ciertos genes.
Para hacer llegar este ARNip hasta el cerebro de los ratones, los cient??ficos se valieron de un pol??mero biodegradable y biocompatible, el ??cido l??ctico-co-glic??lico, -PGLA por sus siglas en ingl??s y tambi??n conocido como Poli- como material de base para sus nanopart??culas. Tras el estudio de sus propiedades de superficie los investigadores dise??aron las nanopart??culas para maximizar su penetraci??n a trav??s de la BHE intacta y sin da??os en ratones sanos. Esto llev?? a la identificaci??n de un dise??o de nanopart??culas ??nico que maximiz?? el transporte del ARNip encapsulado a trav??s de la BHE intacta y mejor?? significativamente la captaci??n por las c??lulas cerebrales.
Tras el tratamiento, los cient??ficos observaron una reducci??n del 50% en la expresi??n de tau -recordemos, responsables de la neurodegeneraci??n- en los ratones con que recibieron ARNip anti-tau a trav??s del novedoso sistema de administraci??n, independientemente de que esta se administrara dentro o fuera de la ventana temporal que ofrec??a la rotura de la barrera hematoencef??lica. Por el contrario, tau no se vio afectada en ratones que recibieron el ARNip a trav??s de un sistema de administraci??n convencional.
Pero eso no esto todo. “Adem??s de demostrar la utilidad de esta nueva v??a de administraci??n de f??rmacos al cerebro, el informe establece por primera vez que se puede modular la qu??mica, superficie y densidad del recubrimiento para ajustar la penetraci??n de estas nanopart??culas a trav??s de barreras biol??gicas con uniones estrechas”, comenta la autora principal del art??culo Wen Li, del Departamento de Anestesiolog??a, Medicina Perioperatoria y del Dolor del Hospital de Bringham.
Tambi??n, m??s all?? de apuntar a la prote??na tau, los investigadores se encuentran en el curso de una investigaci??n para abarcar otros objetivos alternativos utilizando esta nueva tecnolog??a. “Para la traducci??n cl??nica de nuestro estudio, queremos mirar m??s all?? de tau para validar que nuestro sistema es compatible con otros objetivos”, explica Karp. “Empleamos un modelo basado en las lesiones cerebrales para explorar y desarrollar esta tecnolog??a, pero esencialmente cualquier persona que estudie un trastorno neurol??gico podr??a encontrar interesante este trabajo y sus aplicaciones. Ciertamente todav??a tenemos mucho por hacer, pero creo que esto nos brinda un impulso significativo para avanzar hacia m??ltiples objetivos terap??uticos y en buenas condiciones para avanzar hacia las pruebas en humanos”., concluye.
NationalGeographic
