Koń trojański może pomóc w przedostaniu się narkotyków przez trudny patrol graniczny naszego mózgu

mózg

Stwardnienie, choroba Parkinsona, choroba Alzheimera, a także padaczka to główne problemy układu nerwowego. Dodatkowo niezwykle trudno jest sobie z nimi poradzić, biorąc pod uwagę, że umysł jest chroniony przez przeszkodę krew-mózg.

Przeszkoda krew-mózg działa jak ściana graniczna pomiędzy krwią a umysłem, pozwalając tylko określonym cząsteczkom dostać się do umysłu. Woda i tlen mogą się z nim dostać, podobnie jak różne inne materiały, takie jak alkohol, a także kawa. Ale blokuje ponad 99 procent potencjalnie neuroprotekcyjnych substancji przed dotarciem do celu w umyśle.

Teraz, w badaniu badawczym przeprowadzonym in vivo, obejmującym uważne myszy komputerowe, grupa naukowców z Uniwersytetu w Kopenhadze dokładnie zrozumiała, w jaki sposób oszukać nieporowate powierzchnie ścian przeszkody krew-mózg, aby umożliwić wysyłanie leków do umysłu.

Zbadali rzekomych dostawców leków liposomowych nanocząsteczkowych, a także dostarczyli ich przez przeszkodę krew-mózg, jednocześnie monitorując i sprawdzając je bezpośrednio za pomocą systemu.

„Przed tymi badaniami społeczność nie miała wglądu w to, co dzieje się w barierze krew-mózg w żywym mózgu i dlaczego niektóre nanocząsteczki się krzyżują, a inne nie. Pod tym względem bariera krew-mózg była czarną skrzynką, w której wydarzenia między podaniem leku a wykryciem w mózgu pozostały niejasne. Wątpiono nawet, czy wejście nanocząstek do mózgu jest w ogóle możliwe. Naszym artykułem dostarczamy teraz bezpośredniego dowodu, że nanocząstki przedostają się do mózgu i opisujemy, dlaczego, kiedy i gdzie to się dzieje – mówi doc. Krzysztof Kucharz z Katedry Neuronauki.

Naukowcy, wspomagani przez współpracowników z Uniwersytetu Technicznego w Danii, a także z Uniwersytetu w Aalborgu, wykorzystali obrazowanie dwufotonowe, aby zdekonstruować przeszkodę krew-mózg, aby dokładnie rozpoznać, w jaki sposób dostawcy leków nanocząsteczkowych pokonują przeszkodę krew-mózg w żywym mikroorganizmie.

„Monitorowaliśmy wejście nanocząstek do mózgu na każdym etapie procesu, dostarczając cennej wiedzy do przyszłego projektowania leków. W szczególności pokazujemy, które segmenty naczyniowe są najskuteczniejsze do celowania za pomocą nanocząstek, aby umożliwić ich wejście do mózgu. A ponieważ byliśmy w stanie monitorować nośniki leków na poziomie pojedynczych nanocząstek, zapewniamy teraz nowatorską platformę do opracowywania skuteczniejszych i bezpieczniejszych metod terapeutycznych – twierdzi Kucharz.

Badanie rozpoczęte w Nature Communications, ujawnia, że ​​nanocząsteczki skierowane do umysłu są chwytane w żyłach, a także żyłkach przez komórki śródbłonka, które są komórkami w przeszkodzie krew-mózg, które umożliwiają lub odrzucają dostęp cząsteczek do naszych komórek umysłu.

„Podobnie do mitycznego konia trojańskiego są rozpoznawane przez śródbłonek i transportowane przez barierę krew-mózg do mózgu. Te nanocząstki mają przestrzeń ładunkową, w której można umieścić leki neuroprotekcyjne do leczenia wielu chorób neurodegeneracyjnych. To podejście jest obecnie testowane w wielu badaniach klinicznych i przedklinicznych dotyczących raka mózgu, udaru mózgu, choroby Alzheimera i Parkinsona. Jednak poziomy transportu nanocząstek do mózgu są nadal niskie i wymagają poprawy, aby osiągnąć znaczenie kliniczne. W związku z tym istnieje wielka potrzeba optymalizacji dostarczania leków nanocząsteczkowych, a w tym celu konieczne jest zrozumienie, w jaki sposób nanocząsteczki oddziałują z barierą krew-mózg. Tu właśnie weszliśmy w grę – mówi Kucharz.

Naukowcy wykorzystali metodę obrazowania dwufotonowego do badania nanocząstek, co pozwoliło im otworzyć czarną skrzynkę przeszkody krew-mózg, a także uzyskać pełne zdjęcie nanocząstek biegnących przez przeszkodę krew-mózg. Zidentyfikowali fragmenty za pomocą cząstek fluorescencyjnych, co umożliwiło mikroskopię nanonośników w żywym, nieuszkodzonym umyśle w stopniu rozdzielczości pojedynczej nanocząstki.

Zaobserwowali dokładnie, jak nanocząsteczki rozprowadzają się w krwiobiegu, dokładnie jak łączą się w czasie ze śródbłonkiem, ile zostało zajętych przez śródbłonek, ile pozostało, co dzieje się z nimi już po wejściu do przeszkody krew-mózg i także tam, gdzie nanocząsteczki odchodzą do umysłu. Następnie zaobserwowali, że naczynia umysłu opiekują się nanocząstkami na różne sposoby, umożliwiając lub uniemożliwiając dostęp nanocząstek do komórek umysłu w zależności od rodzaju naczynia.

„Chociaż anatomia i funkcja śródbłonka różnią się w zależności od rodzaju naczyń, ta główna cecha mózgu była dotychczas pomijana w badaniach nad dostarczaniem leków, a nie wiadomo, czy i jak wpływa na dostarczanie leków”, twierdzi Kucharz.

Ujawniają, że nanocząsteczki mogą dostać się do umysłu przede wszystkim w dużych naczyniach, tj. żyłkach, które są ograniczone rzekomym obszarem okołonaczyniowym, a nie, jak wcześniej sądzono, w małych i niezliczonych żyłach. Obszar okołonaczyniowy graniczy z żyłkami, ułatwiając nanocząsteczkom opuszczenie śródbłonka, a także rozwój jeszcze bardziej bezpośrednio w umyśle; w tym obszarze brakuje żył.

„Nasze wyniki podważają założony pogląd, że naczynia włosowate stanowią główne miejsce transportu nanocząstek do mózgu. Zamiast tego, żyłki powinny być ukierunkowane na efektywne dostarczanie leków nanocząsteczkowych do mózgu” – twierdzi Kucharz.

System techniczny stworzony przez pisarzy może obejmować znakomity system dostosowujący formuły nanocząstek do zwiększonego transportu do umysłu, a także oferować przydatne informacje dotyczące przyszłego układu unikalnych systemów transportu leków. To przy odrobinie szczęścia zapewni fantastyczny skok naprzód, aby skutecznie radzić sobie z problemami umysłowymi.