Een Trojaans paard kan helpen om drugs voorbij de harde grenspatrouille van ons brein te krijgen

hersenen

Sclerose, de ziekte van Parkinson, de ziekte van Alzheimer en ook epilepsie zijn de belangrijkste problemen met het zenuwstelsel. Ze zijn bovendien buitengewoon moeilijk om mee om te gaan, aangezien de geest wordt beveiligd door het bloed-hersen obstakel.

Het bloed-hersen obstakel fungeert als een grensmuur tussen het bloed en ook de geest, waardoor alleen bepaalde deeltjes in de geest kunnen komen. Water en ook zuurstof kunnen er bij komen, evenals verschillende andere stoffen zoals alcohol en ook koffie. Maar het verhindert wel dat meer dan 99 procent van de mogelijk neuroprotectieve stoffen hun doelen in de geest bereiken.

Nu, in een onderzoek dat in vivo werd uitgevoerd, bestaande uit bewuste computermuizen, ontdekte een groep wetenschappers van de Universiteit van Kopenhagen rechtstreekse inzichten in precies hoe ze de niet-poreuze wandoppervlakken van het bloed-hersen obstakel voor de gek konden houden om medicatie naar de geest te kunnen verzenden.

Ze onderzochten vermeende leveranciers van liposomen van nanodeeltjes en voorzagen hen ook van het bloed-hersenobstakel terwijl ze ze in de gaten hielden en ook met het systeem controleerden.

“Vóór deze studie had de gemeenschap geen idee wat er gebeurde in de bloed-hersenbarrière in de levende hersenen, en waarom sommige nanodeeltjes elkaar kruisten en andere niet. In dit opzicht was de bloed-hersenbarrière een zwarte doos waar de gebeurtenissen tussen de toediening van het geneesmiddel en de detectie in de hersenen onduidelijk bleven. Er werd zelfs getwijfeld of nanodeeltjes toegang tot de hersenen mogelijk was. Met ons artikel leveren we nu een direct bewijs dat nanodeeltjes de hersenen binnendringen en beschrijven we waarom, wanneer en waar het gebeurt', zegt universitair docent Krzysztof Kucharz van de afdeling Neurowetenschappen.

De wetenschappers, bijgestaan ​​door collega's van de Technische Universiteit van Denemarken en ook van de Universiteit van Aalborg, maakten gebruik van twee-foton-beeldvorming om het bloed-hersenobstakel te deconstrueren om precies te herkennen hoe de leveranciers van nanodeeltjesmedicatie een reis langs het bloed-hersenobstakel maken in een levend micro-organisme.

"We hebben bij elke stap van het proces de toegang van nanodeeltjes tot de hersenen gevolgd, wat waardevolle kennis opleverde voor toekomstig medicijnontwerp. In het bijzonder laten we zien welke vasculaire segmenten het meest efficiënt zijn om met nanodeeltjes te targeten om hun toegang tot de hersenen mogelijk te maken. En omdat we de dragers van geneesmiddelen op het niveau van een enkele nanodeeltjes konden volgen, bieden we nu een nieuw platform om efficiëntere en veiligere therapeutische benaderingen te ontwikkelen”, beweert Kucharz.

De onderzoeksstudie, gelanceerd in Nature Communications, onthult dat nanodeeltjes die op de geest zijn gericht, in de aderen en ook venulen worden gegrepen door endotheelcellen, de cellen in het bloed-hersenobstakel die toegang tot deeltjes tot onze hersencellen toestaan ​​of weigeren.

“Naar analogie van het mythische paard van Troje worden ze herkend door endotheel en door de bloed-hersenbarrière naar de hersenen getransporteerd. Deze nanodeeltjes hebben een laadruimte die kan worden geladen met neuroprotectieve medicijnen om veel neurodegeneratieve ziekten te behandelen. Deze aanpak wordt momenteel getest in veel klinische en preklinische onderzoeken bij hersenkanker, beroerte, de ziekte van Alzheimer en Parkinson. De niveaus van transport van nanodeeltjes naar de hersenen zijn echter nog steeds laag en moeten worden verbeterd om klinische significantie te bereiken. Daarom is er een grote behoefte om de medicijnafgifte van nanodeeltjes te optimaliseren en om dit te doen, is het cruciaal om te begrijpen hoe nanodeeltjes interageren met de bloed-hersenbarrière. Dit is waar we in het spel kwamen”, beweert Kucharz.

De wetenschappers maakten gebruik van een twee-foton-beeldvormingsmethode om nanodeeltjes te onderzoeken, waardoor ze de zwarte doos van het bloed-hersen obstakel konden openen en ook een volledige foto konden krijgen van het verloop van nanodeeltjes door het bloed-hersen obstakel. Ze identificeerden de fragmenten met fluorescerende deeltjes, wat de microscopie van nanodragers in de levende, onbeschadigde geest mogelijk maakte met de resolutiegraad van een eenzaam nanodeeltje.

Ze observeerden precies hoe nanodeeltjes zich in de bloedbaan verspreiden, hoe ze zich met de tijd verbinden met het endotheel, het aantal werd ingenomen door het endotheel, het aantal dat er nog over is, wat er met hen gebeurt zodra ze zich in het bloed-hersen obstakel bevinden en ook waar de nanodeeltjes naar de geest vertrekken. Vervolgens merkten ze op dat hersenvaten op verschillende manieren voor de nanodeeltjes zorgen, waarbij ze toestaan ​​of weigeren toegang te krijgen tot nanodeeltjes tot de hersencellen, afhankelijk van het soort bloedvat.

"Hoewel de anatomie en functie van het endotheel verschillen tussen verschillende typen bloedvaten, was dit belangrijkste kenmerk van de hersenen tot nu toe over het hoofd gezien in onderzoeken naar de toediening van geneesmiddelen, en of en hoe het de toediening van geneesmiddelen beïnvloedde, was onbekend", beweert Kucharz.

Ze laten zien dat nanodeeltjes in de geest vooral in grote vaten kunnen komen, dwz venulen, die worden begrensd door een verondersteld perivasculair gebied, en ook niet, zoals eerder werd gedacht, kleine en ook talloze aderen. Het perivasculaire gebied grenst aan venulen, waardoor het voor nanodeeltjes eenvoudiger wordt om het endotheel te verlaten en ook de ontwikkeling nog beter in de geest; dit gebied ontbreekt aan aderen.

"Onze resultaten dagen de veronderstelde opvatting uit dat haarvaten de belangrijkste locus vormen voor het transport van nanodeeltjes naar de hersenen. In plaats daarvan zouden venulen het doelwit moeten zijn voor efficiënte medicijnafgifte van nanodeeltjes aan de hersenen, "beweert Kucharz.

Het technische systeem dat door schrijvers is opgezet, zou een uitstekend systeem kunnen zijn om nanodeeltjesformules voor verhoogd transport aan te passen aan de geest en ook nuttige informatie te bieden voor de toekomstige lay-out van unieke medicatieverzendingssystemen. Dit zal met een beetje geluk een fantastische sprong vooruit bieden om met succes mentale problemen aan te pakken.